Orientador: Carlos Emílio Levy / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-27T01:21:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarvalhoFilho_ElioBarreto_M.pdf: 1484872 bytes, checksum: da445ed854a5a8f11143d06dd28aab5c (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Introdução: Bacilos gram-negativos não fermentadores (BGN-NFs) são microrganismos que se caracterizam pela incapacidade de utilizar a glicose como fonte de energia pela fermentação, degradando-a pela via oxidativa. A identificação dos BGN-NFs continua sendo um desafio para os laboratórios de rotina em microbiologia pela dificuldade de identificação, em virtude, da baixa ocorrência em amostras ambulatoriais, assim como, pela falta de recursos rápidos, eficientes e pela complexidade e alto custo dos testes de identificação. Estes microrganismos têm importância clínica para pacientes imunocomprometidos com infecções sistêmicas e pacientes com Fibrose Cística, com infecções oportunistas pulmonares. Nosso objetivo foi utilizar técnicas fenotípicas e de espectrometria de massas para identificar BGN-NFs pouco frequentes isolados em amostras clínicas de pacientes com FC e de pacientes internados no Hospital de Clínicas-Unicamp. Método: Foram analisados 71 isolados de amostras clínicas recuperadas do Banco de bactérias do Laboratório de Microbiologia do HC-Unicamp, envolvendo Chryseobacterium indologenes, Elizabethkingia meningoseptica, Cupriavidus pauculus, Ochrobactrum anthropi, Ralstonia pickettii, Ralstonia mannitolilytica, Ralstonia insidiosa, identificados por técnicas fenotípicas (provas bioquímicas manuais padronizadas pelo Laboratório de Microbiologia [método fenotípico manual] e automatizadas pelo Vitek®2, Phoenix¿) e por espectrometria de massa MALDI-TOF MS (BioMerieux®) e MALDI BD (Becton& Dickson®). Para 41 isolados de Ralstonia spp e Ochrobactrum anthropi estes métodos também foram comparados com PCR, pois não foram encontrados oligonucleotídeos específicos para os demais BGN-NFs estudados. Resultados: pelo método Fenotípico Manual foi possível identificar ao nível de espécie 54,9% dos isolados, apenas gênero 19,7% e 25,4% não puderam ser identificados. Houve uma baixa concordância entre as técnicas Fenotípica Manual e a Automatizada Vitek®2, sendo de 50,7%, quando considerada a concordância pelo menos ao nível de gênero. A maior concordância verificou-se entre os dois equipamentos de MALDI-TOF, de 87,3%, quando considerada a concordância pelo menos ao nível de gênero. Discussão: Quando comparamos todos os métodos utilizados para identificação dos 71 isolados encontramos uma concordância simultânea de 23,9% (17/71), quando considerado pelo menos ao nível de gênero e apenas 2 (2,8%) ao nível de espécie. Quando comparamos os métodos Fenotípico Manual, Vitek®2, Phoenix®, MALDI MS, MALDI BD e incluindo PCR para a identificação de 41 amostras de Ralstonia spp e Ochrobactrum anthropi, encontramos uma concordância simultânea de 19,5% (8/41) quando considerado pelo menos ao nível de gênero e 2 (2,8%) de espécie. Possíveis justificativas para a baixa concordância entre as metodologias seriam a diversidade de princípios, de acurácia e de bancos de dados dos métodos. Conclusão: É muito baixa a concordância entre as diferentes metodologias utilizadas, sendo que os equipamentos de MALDI-TOF possuem entre si uma correlação muito boa para identificação de BGN-NFs, porém mostram-se discordantes aos níveis de confiança dos resultados. Foi encontrada uma importante limitação na PCR apresentando reação cruzada com gêneros testados, sugerindo não ser confiável para este fim. Para os gêneros estudados e as metodologias empregadas, a discordância dos resultados sugerem cautela pela possibilidade de erro de identificação / Abstract: Introduction: Gram-negative non-fermenting (GN-NFB) are microorganisms that are characterized by the inability to use glucose by fermentation as an energy source, degrading it by the oxidative pathway. The identification of BGN-NFS remains a challenge for the routine of microbiology laboratories, due to the low occurrence in outpatient samples, the lack of fast and efficient resources and the complexity and high cost of the tests. These microorganisms are clinically important for immunocompromised patients with systemic infections and patients with Cystic Fibrosis, with opportunistic pulmonary infections. Our goal was to use phenotypic and mass spectrometry techniques to identify uncommon GN-NFB isolated in samples from CF patients and patients admitted to the Hospital de Clinicas Unicamp. Method: 71 isolates recovered from clinical specimens were selected from the from the Microbiology Laboratory bacteria collection, previously identified by fenotipic methods as Chryseobacterium indologenes, Elizabethkingia meningoseptica, Cupriavidus pauculus, Ochrobactrum anthropi, Ralstonia pickettii, Ralstonia mannitolilytica, Ralstonia insidiosa. The samples were identified by in house Phenotypic manual method, automated by Vitek®2, by Phoenix¿ and MALDI-TOF mass spectrometry MS (BioMerieux®) and MALDI BD (Becton Dickson®). These methods were also compared to PCR for only 41 isolates of Ralstonia spp and Ochrobactrum anthropi, because they were not found specific primers for the other GN-NFB analised. Results: the phenotypic Manual method identified to species level 54.9% of the isolates, 19.7% only to genera and 25.4% were not identified. There was a poor correlation between the techniques phenotypic Manual method and Automated Vitek®2, with 50.7% of agreement, when considering at least in terms of gender. The best agreement of 87.3% occurred between the results of the two MALDI-TOF equipment, when considering the correlation of at least at the level of genus. Discussion: When comparing all the methods used for the identification of 71 isolates were found simultaneous agreement of 23.9% (17/71) when considered at least to genus level and only 2 (2.8%) to species level. When analyzed the phenotypic Manual method, Vitek®2, Phoenix®, MALDI MS, MALDI BD and PCR applied to 41-GN-NFB samples, simultaneous agreement were found for 19.5% (8/41) when considered at least to genus level and 2 (2.8%) to species. Possible reasons for the low agreement between the methodologies could be the diversity of principles, accuracy and databases of the methods. Conclusion: The two methods of MALDI-TOF have a very good correlation for GN-NFB identification, however showed discordance for the confidence levels of results. With the primers tested one important limitation of the PCR is the cross-reaction among many genera, suggesting not to be safe for the discrimination of the analyzed genera. For the genera and methods analised the discrepancy of results suggests caution because of the possibility of wrong identification / Mestrado / Saude da Criança e do Adolescente / Mestre em Ciências

INTRODUÇÃO: As infecções por bactérias anaeróbias são geralmente de origem endógena, polimicrobianas e mistas. Devido a sua natureza fastidiosa, essas bactérias necessitam de uma prévia incubação em meios líquidos enriquecidos, como o caldo Thioglicolato (CT) para serem recuperadas, o isolamento desses microrganismos é trabalhoso e o tempo de resposta - TAT (turn around time) estendido desse exame pode estar associado a falhas terapêuticas e ao aumento da resistência bacteriana. A cultura de anaeróbios (CANA) ainda é um desafio para os laboratórios clínicos de rotina e novas estratégias para diminuir o TAT são fundamentais para que esse exame forneça um impacto clínico significativo. OBJETIVO: Otimizar o processo de triagem da CANA pela modificação do CT; comparar a identificação dos anaeróbios pelas metodologias fenotípicas ANC (Vitek 2- bioMérieux, France) e MALDI-TOF (Vitek MS - bioMérieux, France) e verificar o impacto econômico das ações propostas MÉTODOS: O caldo de triagem CT foi modificado eluindo individualmente discos comerciais de antibióticos (em concentrações fixas) selecionados por apresentarem baixa ou nenhuma ação contra microrganismos anaeróbios e com um bom espectro de ação para os principais aeróbios associados em culturas mistas e foram escolhidos aqueles que após uma bateria de testes frente a 15 cepas dos principais anaeróbios envolvidos em infecções humanas mantiveram a viabilidade inicial. O caldo Thioglicolato modificado (CTM) foi composto pela adição dos antibióticos que apresentaram a melhor \"performance\" acima descrita. A sensibilidade e especificidade do CTM foram avaliadas paralelamente com CT na rotina de CANA do HCFMUSP. Para a avaliar a identificação fenotípica, 421 anaeróbios isolados no período de seis meses foram submetidos a identificação pelo ANC (Vitek 2) e MALDI-TOF (Vitek MS). Os resultados discordantes ou com baixa discriminação da espécie foram avaliados pelo sequenciamento 16S rRNA. O impacto econômico da introdução do CTM bem como os custos diretos da identificação pelo MALDI-TOF foram avaliados. RESULTADOS: O CTM foi composto por amicacina, gentamicina e aztreonam. Das 159 amostras clínicas triadas pelo CT e CTM, 11 (7%) foram positivas para CANA com as mesmas espécies isoladas em ambos os meios. Utilizando o CTM, foi obtida uma redução dos falsos positivos de 97 (61%) para 69 (43%) quando comparado ao CT (p < 0,05). O TAT do resultado negativo da CANA com o CTM foi reduzido de 14 para sete dias em 28 (18%) amostras; o CTM permitiu a liberação do resultado positivo da CANA 48 horas à frente do CT. A sensibilidade do CTM foi igual ao CT, porém a especificidade foi superior em 19%. Das 421 cepas avaliadas, 35 foram identificadas somente pelo MALDI-TOF (Vitek MS) sendo que uma (Clostridium innocum) foi identificada somente pelo sequenciamento 16S rRNA. Das 386 avaliadas por ambas as metodologias, houve uma concordância de 97% e os resultados das 13 (3%) cepas submetidas ao sequenciamento foram concordantes em 92% com o MALDI-TOF (Vitek MS) que promoveu a redução do TAT do resultado positivo em cinco dias. A implementação do CTM possibilitou uma redução de custos nessa amostragem, de R$ 2.240,00 e a identificação pelo MALDI-TOF proporcionou uma economia de R$ 7.786,00. Considerando os valores econômicos encontrados nesse estudo e projetando-os nas estatísticas de CANA do HCFMUSP em 2017, o CTM poderia proporcionar uma economia de R$ 132.560,00 /ano e o MALDI-TOF uma redução nos gastos de R$ 13.579,00/ ano CONCLUSÕES: A padronização e implementação do CTM permitiu uma um aumento significativo de especificidade da cultura anaeróbia com redução do TAT e dos custos. A utilização do MALDI-TOF diminuiu o TAT das identificações aliado a uma melhor performance de forma custo efetiva / INTRODUCTION: Anaerobic bacterial infections are usually of endogenous origin, polymicrobial and mixed. Because of their fastidious nature, these bacteria require prior incubation in enriched liquid media, such as Thioglycolate broth (TB) to be recovered, the isolation of these microorganisms is laborious, and the TAT (turn around time) extended time of this examination may be associated with therapeutic failures and increased bacterial resistance. Anaerobic culture (AC) is still a challenge for routine clinical laboratories, and new strategies for lowering TAT are critical to provide a significant clinical impact. OBJECTIVE: To optimize the AC screening process by modifying the TB; Compare anaerobical identification between (Vitek 2- bioMérieux, France) and MALDI-TOF (Vitek MS - bioMérieux, France) and to verify the economic impact of the proposed actions. METHODS: TB broth was modified by eluting individually antibiotic commercial discs (at fixed concentrations) selected for low or no action against anaerobic microorganisms and with a good action spectrum for the main associated aerobes in mixed cultures. Those who maintained the initial viability after a battery of tests against 15 strains of the major anaerobes involved in human infections were selected. Modified Thioglycolate Broth (MTB) was composed of the antibiotics that presented the best performance described above. The sensitivity and specificity of MTB were evaluated in parallel with TB in the HCFMUSP AC routine. To evaluate the phenotypic identification, 421 anaerobes isolated in the six-month period were submitted to identification by ANC (Vitek 2) and MALDI-TOF (Vitek MS). Discordant results or those with low discrimination of the species were submitted to 16S rRNA sequencing. The economic impact of the introduction of MTB as well as the direct costs of MALDI-TOF identification were assessed. RESULTS: MTB was composed of amikacin, gentamicin and aztreonam. Of the 159 clinical samples screened by TB and MTB, 11 (7%) were positive for AC with the same species isolated in both media. Using MTB, a reduction of false positives was obtained from 97 (61%) to 69 (43%) when compared to TB (p < 0.05). The TAT of the negative result of the AC with the MTB was reduced from 14 to 7 days in 28 (18%) samples; the MTB allowed the release of the AC positive result 48 hours ahead of the TB. The sensitivity of MTB was equal to TB, but the specificity was higher in 19%. Of the 421 strains evaluated, 35 were identified only by MALDI-TOF (Vitek MS) and one (Clostridium innocum) was identified only by 16S rRNA sequencing. Of the 386 evaluated by both methodologies, there was a concordance of 97% and the results of the 13 (3%) strains submitted to the sequencing were concordant in 92% with the MALDI-TOF (Vitek MS) that promoted TAT of the positive result reduction in five days. The implementation of the MTB made possible a reduction of costs in this sampling, of US $ 677,00 and the identification by MALDI-TOF provided a saving of US $ 2354,00. Considering the economic values found in this study and projecting them in the HCFMUSP AC statistics in 2017, the MTB could provide savings of US $40,070.00 / year and MALDI-TOF a reduction in expenses of US $ 4,100.00 / year. CONCLUSIONS: Standardization and implementation of MTB allowed a significant increase of anaerobic culture specificity with TAT and costs reduction. The use of MALDI-TOF reduced the TAT of the identifications and also resulted in a better performance in a cost effective way

INTRODUÇÃO: As infecções por bactérias anaeróbias são geralmente de origem endógena, polimicrobianas e mistas. Devido a sua natureza fastidiosa, essas bactérias necessitam de uma prévia incubação em meios líquidos enriquecidos, como o caldo Thioglicolato (CT) para serem recuperadas, o isolamento desses microrganismos é trabalhoso e o tempo de resposta - TAT (turn around time) estendido desse exame pode estar associado a falhas terapêuticas e ao aumento da resistência bacteriana. A cultura de anaeróbios (CANA) ainda é um desafio para os laboratórios clínicos de rotina e novas estratégias para diminuir o TAT são fundamentais para que esse exame forneça um impacto clínico significativo. OBJETIVO: Otimizar o processo de triagem da CANA pela modificação do CT; comparar a identificação dos anaeróbios pelas metodologias fenotípicas ANC (Vitek 2- bioMérieux, France) e MALDI-TOF (Vitek MS - bioMérieux, France) e verificar o impacto econômico das ações propostas MÉTODOS: O caldo de triagem CT foi modificado eluindo individualmente discos comerciais de antibióticos (em concentrações fixas) selecionados por apresentarem baixa ou nenhuma ação contra microrganismos anaeróbios e com um bom espectro de ação para os principais aeróbios associados em culturas mistas e foram escolhidos aqueles que após uma bateria de testes frente a 15 cepas dos principais anaeróbios envolvidos em infecções humanas mantiveram a viabilidade inicial. O caldo Thioglicolato modificado (CTM) foi composto pela adição dos antibióticos que apresentaram a melhor \"performance\" acima descrita. A sensibilidade e especificidade do CTM foram avaliadas paralelamente com CT na rotina de CANA do HCFMUSP. Para a avaliar a identificação fenotípica, 421 anaeróbios isolados no período de seis meses foram submetidos a identificação pelo ANC (Vitek 2) e MALDI-TOF (Vitek MS). Os resultados discordantes ou com baixa discriminação da espécie foram avaliados pelo sequenciamento 16S rRNA. O impacto econômico da introdução do CTM bem como os custos diretos da identificação pelo MALDI-TOF foram avaliados. RESULTADOS: O CTM foi composto por amicacina, gentamicina e aztreonam. Das 159 amostras clínicas triadas pelo CT e CTM, 11 (7%) foram positivas para CANA com as mesmas espécies isoladas em ambos os meios. Utilizando o CTM, foi obtida uma redução dos falsos positivos de 97 (61%) para 69 (43%) quando comparado ao CT (p < 0,05). O TAT do resultado negativo da CANA com o CTM foi reduzido de 14 para sete dias em 28 (18%) amostras; o CTM permitiu a liberação do resultado positivo da CANA 48 horas à frente do CT. A sensibilidade do CTM foi igual ao CT, porém a especificidade foi superior em 19%. Das 421 cepas avaliadas, 35 foram identificadas somente pelo MALDI-TOF (Vitek MS) sendo que uma (Clostridium innocum) foi identificada somente pelo sequenciamento 16S rRNA. Das 386 avaliadas por ambas as metodologias, houve uma concordância de 97% e os resultados das 13 (3%) cepas submetidas ao sequenciamento foram concordantes em 92% com o MALDI-TOF (Vitek MS) que promoveu a redução do TAT do resultado positivo em cinco dias. A implementação do CTM possibilitou uma redução de custos nessa amostragem, de R$ 2.240,00 e a identificação pelo MALDI-TOF proporcionou uma economia de R$ 7.786,00. Considerando os valores econômicos encontrados nesse estudo e projetando-os nas estatísticas de CANA do HCFMUSP em 2017, o CTM poderia proporcionar uma economia de R$ 132.560,00 /ano e o MALDI-TOF uma redução nos gastos de R$ 13.579,00/ ano CONCLUSÕES: A padronização e implementação do CTM permitiu uma um aumento significativo de especificidade da cultura anaeróbia com redução do TAT e dos custos. A utilização do MALDI-TOF diminuiu o TAT das identificações aliado a uma melhor performance de forma custo efetiva / INTRODUCTION: Anaerobic bacterial infections are usually of endogenous origin, polymicrobial and mixed. Because of their fastidious nature, these bacteria require prior incubation in enriched liquid media, such as Thioglycolate broth (TB) to be recovered, the isolation of these microorganisms is laborious, and the TAT (turn around time) extended time of this examination may be associated with therapeutic failures and increased bacterial resistance. Anaerobic culture (AC) is still a challenge for routine clinical laboratories, and new strategies for lowering TAT are critical to provide a significant clinical impact. OBJECTIVE: To optimize the AC screening process by modifying the TB; Compare anaerobical identification between (Vitek 2- bioMérieux, France) and MALDI-TOF (Vitek MS - bioMérieux, France) and to verify the economic impact of the proposed actions. METHODS: TB broth was modified by eluting individually antibiotic commercial discs (at fixed concentrations) selected for low or no action against anaerobic microorganisms and with a good action spectrum for the main associated aerobes in mixed cultures. Those who maintained the initial viability after a battery of tests against 15 strains of the major anaerobes involved in human infections were selected. Modified Thioglycolate Broth (MTB) was composed of the antibiotics that presented the best performance described above. The sensitivity and specificity of MTB were evaluated in parallel with TB in the HCFMUSP AC routine. To evaluate the phenotypic identification, 421 anaerobes isolated in the six-month period were submitted to identification by ANC (Vitek 2) and MALDI-TOF (Vitek MS). Discordant results or those with low discrimination of the species were submitted to 16S rRNA sequencing. The economic impact of the introduction of MTB as well as the direct costs of MALDI-TOF identification were assessed. RESULTS: MTB was composed of amikacin, gentamicin and aztreonam. Of the 159 clinical samples screened by TB and MTB, 11 (7%) were positive for AC with the same species isolated in both media. Using MTB, a reduction of false positives was obtained from 97 (61%) to 69 (43%) when compared to TB (p < 0.05). The TAT of the negative result of the AC with the MTB was reduced from 14 to 7 days in 28 (18%) samples; the MTB allowed the release of the AC positive result 48 hours ahead of the TB. The sensitivity of MTB was equal to TB, but the specificity was higher in 19%. Of the 421 strains evaluated, 35 were identified only by MALDI-TOF (Vitek MS) and one (Clostridium innocum) was identified only by 16S rRNA sequencing. Of the 386 evaluated by both methodologies, there was a concordance of 97% and the results of the 13 (3%) strains submitted to the sequencing were concordant in 92% with the MALDI-TOF (Vitek MS) that promoted TAT of the positive result reduction in five days. The implementation of the MTB made possible a reduction of costs in this sampling, of US $ 677,00 and the identification by MALDI-TOF provided a saving of US $ 2354,00. Considering the economic values found in this study and projecting them in the HCFMUSP AC statistics in 2017, the MTB could provide savings of US $40,070.00 / year and MALDI-TOF a reduction in expenses of US $ 4,100.00 / year. CONCLUSIONS: Standardization and implementation of MTB allowed a significant increase of anaerobic culture specificity with TAT and costs reduction. The use of MALDI-TOF reduced the TAT of the identifications and also resulted in a better performance in a cost effective way

Inúmeras regiões brasileiras apresentam problemas qualitativos em seus mananciais de abastecimento, originando dificuldades para a potabilização da água distribuída nas cidades. Geralmente, os consumidores julgam a segurança da água potável que bebem através de seus sentidos organolépticos. Os processos convencionais utilizados nas estações de tratamento de água não são efetivos na remoção de muitos compostos que causam cor, gosto e odor na água. Devido a isto, é comum que as companhias de saneamento recebam reclamações por parte dos consumidores sobre a qualidade da água distribuída. Dentre os compostos que causam gosto, odor e cor na água encontram-se o sulfeto de hidrogênio, o ferro e o manganês. O sulfeto gera um odor de “ovo podre”, perceptível a concentrações que variam entre 0,05 e 0,1 mg·L-1. Manganês e ferro estão associados principalmente a produção de cor e precipitados na água. Desta forma, o objetivo da pesquisa proposta foi estudar técnicas de tratamento alternativas as convencionais para controlar gosto, cor e odor na água potável pela presença de sulfeto de hidrogênio, ferro e manganês. Os processos investigados foram aeração em torre de dessorção, nanofiltração em membrana e oxidação com permanganato de potássio. Os testes foram realizados com água bruta oriunda do reservatório da Lomba do Sabão, em Porto Alegre. Os ensaios de oxidação anteriormente à clarificação físico-química constaram de 4 etapas. Na primeira, foram testados o cloreto férrico e o sulfato de alumínio, possibilitando a elaboração de diagramas de coagulação. Na segunda etapa, foi calculada a eficiência da coagulação na remoção de Fe(II), Mn(II) e H2S. Na terceira etapa, foi calculada a demanda do oxidante na água. Finalmente, na quarta etapa realizaram-se ensaios de oxidação do permanganato associado à clarificação físico-química. Os resultados mostraram que o processo de coagulação conseguiu remover o ferro satisfatoriamente, mas não o manganês. Nos ensaios usando permanganato os resultados mostraram que as remoções de ferro, manganês e sulfeto de hidrogênio foram de 92%; 59% e 94% (pH 7), e 93%; 74% e 100% (pH 8,0), respectivamente. No caso da relação estequiométrica, as reduções foram maiores quando foi usada a relação estequiométrica de 1,0 e pH 8,0 (89% para Mn e 95% para Fe). O protótipo de torre de dessorção, localizado na ETA Lomba do Sabão, foi operado com razões ar:água de 8 e 12 m3:m3. As remoções de ferro variaram entre 14% a 31%; para manganês, não houve redução aparente. As concentrações efluentes de sulfeto de hidrogênio foram inferiores ao limite de detecção do método analítico, mostrando que houve volatilização do gás neste processo. O protótipo do sistema de membranas de nanofiltração foi também instalado na ETA Lomba do Sabão. Foram realizados ensaios com vazões de 2 e 4 L∙min-1, correspondentes a taxas de aplicação de 14 e 28 L∙h-1∙m-2 a 25°C. As rejeições da membrana para a taxa de 14 L∙h-1∙m-2 foram de 91%, 96% e 100% (<LD) para ferro, manganês e sulfeto de hidrogênio, respectivamente; para a taxa de 28 L∙h-1∙m-2 as reduções foram de 89%, 92% e 100%. Os três processos mostraram ser efetivos para remover sulfeto de hidrogênio. A dessorção foi particularmente ineficiente na redução de Mn(II), ao contrário da oxidação com permanganato, onde a remoção atingiu cerca de 75% ao pH 8,0. A nanofiltração, nos ensaios realizados, atingiu os maiores valores de redução dos compostos estudados. / Many regions in Brazil have problems associated with the water quality of their supplies, which bring problems to the production of safe drinking water that is distributed in communities. Generally, consumers judge the drinking water safety through the use of their organoleptic senses. The conventional processes used in water treatment are not effective to remove many compounds that cause color, taste and odor in water. For this reason water utilities frequently receive complaints by angry consumers unsatisfied with the quality of drinking water. Among the compounds that cause taste, odor and color in drinking water are hydrogen sulfide, iron and manganese. Sulfide generates a "rotten egg" smell, perceptible at concentrations between 0.05 and 0.1 mg·L-1. Manganese and iron are mainly associated with the formation of color and precipitates in water. The objective of this research was to study alternative treatment technologies to remove hydrogen sulfide, iron and manganese from drinking water. The investigated processes were air-stripping, nanofiltration and oxidation with potassium permanganate. Air stripping and nanofiltration pilot plants were supplied with water from Lomba do Sabão reservoir, located in Porto Alegre. Potassium permanganate oxidation was studied in laboratory using Jar tests systems and water from Lomba do Sabão. Oxidation tests associated with chemical clarification were performed in four different phases. In the first, the coagulants ferric chloride and aluminum sulfate were tested, with preparation of coagulation diagrams. In the second phase, it was measured the removal of Fe(II), Mn(II) and H2S during chemical clarification. The water oxidation demand was tested in the third experimental phase. Finally, the fourth phase encompassed tests using potassium permanganate associated with chemical clarification for the removal of Fe(II), Mn(II) and H2S. The results demonstrated that coagulation removed iron efficiently, but not manganese. Using permanganate, reductions in iron, manganese and sulfide increased to 92%, 59% and 94% (pH 7,0), and 93%, 74% and 100% (pH 8,0), respectively. Higher removals were achieved at pH 8,0 and one time the compounds stoichiometric oxidation relation. The air-stripping tower prototype was located at the Lomba do Sabão Water Treatment Plant. It operated with air to water ratios between of 8 and 12 m3:m3. Iron removal rates varied from 14% to 31%, while there were no removal for manganese. Hydrogen sulfide concentrations in plant’s effluents were below the detection level, showing full volatilization of the gas during stripping. The nanofiltration system prototype was also installed at Lomba do Sabão Water Treatment Plant. Tests were performed using flowrates of 2 and 4 L·min-1, corresponding to hydraulic application rates of 14 e 28 L∙h-1∙m-2 a 25°C. The rejections for the 14 L∙h-1∙m-2 tests were 91%, 96% and 100% (<LD) for iron, manganese and sulfide, respectively; for 28 L∙h-1∙m-2, the reductions achieved 89%, 92%, and 100%. The tested treatment processes were effective for hydrogen sulfide removal. Air-stripping was particularly inefficient for Mn(II) removal; on the contrary, permanganate oxidation reached 75% at pH 8,0. Tests with nanofiltration reached the highest removal rates for the studied compounds.

Inúmeras regiões brasileiras apresentam problemas qualitativos em seus mananciais de abastecimento, originando dificuldades para a potabilização da água distribuída nas cidades. Geralmente, os consumidores julgam a segurança da água potável que bebem através de seus sentidos organolépticos. Os processos convencionais utilizados nas estações de tratamento de água não são efetivos na remoção de muitos compostos que causam cor, gosto e odor na água. Devido a isto, é comum que as companhias de saneamento recebam reclamações por parte dos consumidores sobre a qualidade da água distribuída. Dentre os compostos que causam gosto, odor e cor na água encontram-se o sulfeto de hidrogênio, o ferro e o manganês. O sulfeto gera um odor de “ovo podre”, perceptível a concentrações que variam entre 0,05 e 0,1 mg·L-1. Manganês e ferro estão associados principalmente a produção de cor e precipitados na água. Desta forma, o objetivo da pesquisa proposta foi estudar técnicas de tratamento alternativas as convencionais para controlar gosto, cor e odor na água potável pela presença de sulfeto de hidrogênio, ferro e manganês. Os processos investigados foram aeração em torre de dessorção, nanofiltração em membrana e oxidação com permanganato de potássio. Os testes foram realizados com água bruta oriunda do reservatório da Lomba do Sabão, em Porto Alegre. Os ensaios de oxidação anteriormente à clarificação físico-química constaram de 4 etapas. Na primeira, foram testados o cloreto férrico e o sulfato de alumínio, possibilitando a elaboração de diagramas de coagulação. Na segunda etapa, foi calculada a eficiência da coagulação na remoção de Fe(II), Mn(II) e H2S. Na terceira etapa, foi calculada a demanda do oxidante na água. Finalmente, na quarta etapa realizaram-se ensaios de oxidação do permanganato associado à clarificação físico-química. Os resultados mostraram que o processo de coagulação conseguiu remover o ferro satisfatoriamente, mas não o manganês. Nos ensaios usando permanganato os resultados mostraram que as remoções de ferro, manganês e sulfeto de hidrogênio foram de 92%; 59% e 94% (pH 7), e 93%; 74% e 100% (pH 8,0), respectivamente. No caso da relação estequiométrica, as reduções foram maiores quando foi usada a relação estequiométrica de 1,0 e pH 8,0 (89% para Mn e 95% para Fe). O protótipo de torre de dessorção, localizado na ETA Lomba do Sabão, foi operado com razões ar:água de 8 e 12 m3:m3. As remoções de ferro variaram entre 14% a 31%; para manganês, não houve redução aparente. As concentrações efluentes de sulfeto de hidrogênio foram inferiores ao limite de detecção do método analítico, mostrando que houve volatilização do gás neste processo. O protótipo do sistema de membranas de nanofiltração foi também instalado na ETA Lomba do Sabão. Foram realizados ensaios com vazões de 2 e 4 L∙min-1, correspondentes a taxas de aplicação de 14 e 28 L∙h-1∙m-2 a 25°C. As rejeições da membrana para a taxa de 14 L∙h-1∙m-2 foram de 91%, 96% e 100% (<LD) para ferro, manganês e sulfeto de hidrogênio, respectivamente; para a taxa de 28 L∙h-1∙m-2 as reduções foram de 89%, 92% e 100%. Os três processos mostraram ser efetivos para remover sulfeto de hidrogênio. A dessorção foi particularmente ineficiente na redução de Mn(II), ao contrário da oxidação com permanganato, onde a remoção atingiu cerca de 75% ao pH 8,0. A nanofiltração, nos ensaios realizados, atingiu os maiores valores de redução dos compostos estudados. / Many regions in Brazil have problems associated with the water quality of their supplies, which bring problems to the production of safe drinking water that is distributed in communities. Generally, consumers judge the drinking water safety through the use of their organoleptic senses. The conventional processes used in water treatment are not effective to remove many compounds that cause color, taste and odor in water. For this reason water utilities frequently receive complaints by angry consumers unsatisfied with the quality of drinking water. Among the compounds that cause taste, odor and color in drinking water are hydrogen sulfide, iron and manganese. Sulfide generates a "rotten egg" smell, perceptible at concentrations between 0.05 and 0.1 mg·L-1. Manganese and iron are mainly associated with the formation of color and precipitates in water. The objective of this research was to study alternative treatment technologies to remove hydrogen sulfide, iron and manganese from drinking water. The investigated processes were air-stripping, nanofiltration and oxidation with potassium permanganate. Air stripping and nanofiltration pilot plants were supplied with water from Lomba do Sabão reservoir, located in Porto Alegre. Potassium permanganate oxidation was studied in laboratory using Jar tests systems and water from Lomba do Sabão. Oxidation tests associated with chemical clarification were performed in four different phases. In the first, the coagulants ferric chloride and aluminum sulfate were tested, with preparation of coagulation diagrams. In the second phase, it was measured the removal of Fe(II), Mn(II) and H2S during chemical clarification. The water oxidation demand was tested in the third experimental phase. Finally, the fourth phase encompassed tests using potassium permanganate associated with chemical clarification for the removal of Fe(II), Mn(II) and H2S. The results demonstrated that coagulation removed iron efficiently, but not manganese. Using permanganate, reductions in iron, manganese and sulfide increased to 92%, 59% and 94% (pH 7,0), and 93%, 74% and 100% (pH 8,0), respectively. Higher removals were achieved at pH 8,0 and one time the compounds stoichiometric oxidation relation. The air-stripping tower prototype was located at the Lomba do Sabão Water Treatment Plant. It operated with air to water ratios between of 8 and 12 m3:m3. Iron removal rates varied from 14% to 31%, while there were no removal for manganese. Hydrogen sulfide concentrations in plant’s effluents were below the detection level, showing full volatilization of the gas during stripping. The nanofiltration system prototype was also installed at Lomba do Sabão Water Treatment Plant. Tests were performed using flowrates of 2 and 4 L·min-1, corresponding to hydraulic application rates of 14 e 28 L∙h-1∙m-2 a 25°C. The rejections for the 14 L∙h-1∙m-2 tests were 91%, 96% and 100% (<LD) for iron, manganese and sulfide, respectively; for 28 L∙h-1∙m-2, the reductions achieved 89%, 92%, and 100%. The tested treatment processes were effective for hydrogen sulfide removal. Air-stripping was particularly inefficient for Mn(II) removal; on the contrary, permanganate oxidation reached 75% at pH 8,0. Tests with nanofiltration reached the highest removal rates for the studied compounds.

Inúmeras regiões brasileiras apresentam problemas qualitativos em seus mananciais de abastecimento, originando dificuldades para a potabilização da água distribuída nas cidades. Geralmente, os consumidores julgam a segurança da água potável que bebem através de seus sentidos organolépticos. Os processos convencionais utilizados nas estações de tratamento de água não são efetivos na remoção de muitos compostos que causam cor, gosto e odor na água. Devido a isto, é comum que as companhias de saneamento recebam reclamações por parte dos consumidores sobre a qualidade da água distribuída. Dentre os compostos que causam gosto, odor e cor na água encontram-se o sulfeto de hidrogênio, o ferro e o manganês. O sulfeto gera um odor de “ovo podre”, perceptível a concentrações que variam entre 0,05 e 0,1 mg·L-1. Manganês e ferro estão associados principalmente a produção de cor e precipitados na água. Desta forma, o objetivo da pesquisa proposta foi estudar técnicas de tratamento alternativas as convencionais para controlar gosto, cor e odor na água potável pela presença de sulfeto de hidrogênio, ferro e manganês. Os processos investigados foram aeração em torre de dessorção, nanofiltração em membrana e oxidação com permanganato de potássio. Os testes foram realizados com água bruta oriunda do reservatório da Lomba do Sabão, em Porto Alegre. Os ensaios de oxidação anteriormente à clarificação físico-química constaram de 4 etapas. Na primeira, foram testados o cloreto férrico e o sulfato de alumínio, possibilitando a elaboração de diagramas de coagulação. Na segunda etapa, foi calculada a eficiência da coagulação na remoção de Fe(II), Mn(II) e H2S. Na terceira etapa, foi calculada a demanda do oxidante na água. Finalmente, na quarta etapa realizaram-se ensaios de oxidação do permanganato associado à clarificação físico-química. Os resultados mostraram que o processo de coagulação conseguiu remover o ferro satisfatoriamente, mas não o manganês. Nos ensaios usando permanganato os resultados mostraram que as remoções de ferro, manganês e sulfeto de hidrogênio foram de 92%; 59% e 94% (pH 7), e 93%; 74% e 100% (pH 8,0), respectivamente. No caso da relação estequiométrica, as reduções foram maiores quando foi usada a relação estequiométrica de 1,0 e pH 8,0 (89% para Mn e 95% para Fe). O protótipo de torre de dessorção, localizado na ETA Lomba do Sabão, foi operado com razões ar:água de 8 e 12 m3:m3. As remoções de ferro variaram entre 14% a 31%; para manganês, não houve redução aparente. As concentrações efluentes de sulfeto de hidrogênio foram inferiores ao limite de detecção do método analítico, mostrando que houve volatilização do gás neste processo. O protótipo do sistema de membranas de nanofiltração foi também instalado na ETA Lomba do Sabão. Foram realizados ensaios com vazões de 2 e 4 L∙min-1, correspondentes a taxas de aplicação de 14 e 28 L∙h-1∙m-2 a 25°C. As rejeições da membrana para a taxa de 14 L∙h-1∙m-2 foram de 91%, 96% e 100% (<LD) para ferro, manganês e sulfeto de hidrogênio, respectivamente; para a taxa de 28 L∙h-1∙m-2 as reduções foram de 89%, 92% e 100%. Os três processos mostraram ser efetivos para remover sulfeto de hidrogênio. A dessorção foi particularmente ineficiente na redução de Mn(II), ao contrário da oxidação com permanganato, onde a remoção atingiu cerca de 75% ao pH 8,0. A nanofiltração, nos ensaios realizados, atingiu os maiores valores de redução dos compostos estudados. / Many regions in Brazil have problems associated with the water quality of their supplies, which bring problems to the production of safe drinking water that is distributed in communities. Generally, consumers judge the drinking water safety through the use of their organoleptic senses. The conventional processes used in water treatment are not effective to remove many compounds that cause color, taste and odor in water. For this reason water utilities frequently receive complaints by angry consumers unsatisfied with the quality of drinking water. Among the compounds that cause taste, odor and color in drinking water are hydrogen sulfide, iron and manganese. Sulfide generates a "rotten egg" smell, perceptible at concentrations between 0.05 and 0.1 mg·L-1. Manganese and iron are mainly associated with the formation of color and precipitates in water. The objective of this research was to study alternative treatment technologies to remove hydrogen sulfide, iron and manganese from drinking water. The investigated processes were air-stripping, nanofiltration and oxidation with potassium permanganate. Air stripping and nanofiltration pilot plants were supplied with water from Lomba do Sabão reservoir, located in Porto Alegre. Potassium permanganate oxidation was studied in laboratory using Jar tests systems and water from Lomba do Sabão. Oxidation tests associated with chemical clarification were performed in four different phases. In the first, the coagulants ferric chloride and aluminum sulfate were tested, with preparation of coagulation diagrams. In the second phase, it was measured the removal of Fe(II), Mn(II) and H2S during chemical clarification. The water oxidation demand was tested in the third experimental phase. Finally, the fourth phase encompassed tests using potassium permanganate associated with chemical clarification for the removal of Fe(II), Mn(II) and H2S. The results demonstrated that coagulation removed iron efficiently, but not manganese. Using permanganate, reductions in iron, manganese and sulfide increased to 92%, 59% and 94% (pH 7,0), and 93%, 74% and 100% (pH 8,0), respectively. Higher removals were achieved at pH 8,0 and one time the compounds stoichiometric oxidation relation. The air-stripping tower prototype was located at the Lomba do Sabão Water Treatment Plant. It operated with air to water ratios between of 8 and 12 m3:m3. Iron removal rates varied from 14% to 31%, while there were no removal for manganese. Hydrogen sulfide concentrations in plant’s effluents were below the detection level, showing full volatilization of the gas during stripping. The nanofiltration system prototype was also installed at Lomba do Sabão Water Treatment Plant. Tests were performed using flowrates of 2 and 4 L·min-1, corresponding to hydraulic application rates of 14 e 28 L∙h-1∙m-2 a 25°C. The rejections for the 14 L∙h-1∙m-2 tests were 91%, 96% and 100% (<LD) for iron, manganese and sulfide, respectively; for 28 L∙h-1∙m-2, the reductions achieved 89%, 92%, and 100%. The tested treatment processes were effective for hydrogen sulfide removal. Air-stripping was particularly inefficient for Mn(II) removal; on the contrary, permanganate oxidation reached 75% at pH 8,0. Tests with nanofiltration reached the highest removal rates for the studied compounds.