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Desenvolvimento de um modelo hidrológico distribuído por meio de células voronoi com consideração das profundidades do solo

Silva, Roberto Valmir da 25 October 2012 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T07:07:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 280722.pdf: 8972778 bytes, checksum: cbe40af6877d4ca31e4a569d76d1b1bd (MD5) / Soil is an important element in the water cycle. Many phenomenon take place in the soil, for example: saturation, infiltration and percolation. Thus, the soil depth is a necessary parameter in many hydrological models. Besides, the knowledge about soil depths is important for land slides estimates and for hazard area mapping. The present work had the main objective to develop a distributed hydrological model, named WADII-HM, based on the hydrological model TOPMODEL, taking into account the spatial distribution of soil depths in the watershed. In addition, this study developed and implemented, using MATLAB language, a model named WADII, for geomorphological characterization of watersheds; implemented a model to spatially distribute the soils depths; implemented in C language a spatially distributed hydrological model using Voronoi cells; compared the WADII-HM model to the TOPMODEL model and validated the spatial distribution of soil depths using observed data. The methodology consisted basically in to implement the models in their computational languages, to apply the models in three watersheds: Pequeno River (106 km2); (2) Cubatão River (395 km2) e (3) Pinus I (0,10 km2) and to compare the simulations to the TOPMODEL. Precipitation and evapotranspiration data were used in three different temporal resolutions: one hour for Pequeno River watershed; twenty two hours for Cubatão River watershed and ten minutes for Pinus I watershed. The data period was divided in one data series for model calibration and another one for model validation, except to the Pinus I watershed, where the models were applied using only one data series. However, for this watershed, the WADII-HM model was validated using an observed spatial distribution of soil depths. Through the simulations and the comparisons was possible state that: (i) one of the results from the WADII model is the hydrologic matrix. Using this matrix many geomorphologic proprieties can be derived, as the cell index. The spatial distribution of this index guides the procedure for water balance estimates and flow routing for every cell; (ii) he assumption to determine the initial water content in every cell using a relationship with the specific discharge shown good results; (iii) the WADII-HM model was calibrated and validated for all the analyzed watersheds with satisfactory results. (iv) the WADII-HM and TOPMODEL models simulated the observed discharges in a similar way, some advantages for the TOPMODEL model in the validation series for the Pequeno River watershed and in the absolute error for the Pinus I watershed. Advantages for the WADII-HM model in all simulations for the Cubatão River watershed; (v) the soil depths in the Pinus I watershed were estimated and validated. / O solo constitui um fundamental elemento no ciclo hidrológico. É nele onde diversos fenômenos acontecem, como por exemplo: saturação, infiltração e percolação. Desta forma, a profundidade do solo é um parâmetro necessário em muitos modelos hidrológicos. Outra importante utilidade do conhecimento da profundidade do solo é na estimativa de deslizamentos de terra e mapeamentos de área de risco. O presente trabalho teve como objetivo principal desenvolver um modelo hidrológico distribuído, denominado WADII-HM, baseado no modelo hidrológico TOPMODEL, levando em consideração a distribuição espacial das profundidades do solo na bacia. Também foram objetivos do trabalho desenvolver e implementar um modelo, denominado WADII, para caracterização morfológica de bacias hidrográficas implementado em MATLAB; implementar um modelo de predição da variação espacial das profundidades do solo em uma bacia; implementar em linguagem C um modelo hidrológico distribuído espacialmente através de células Voronoi; comparar o modelo WADII-HM com o TOPMODEL e validar a predição das profundidades do solo com dados observados em uma bacia. A metodologia consistiu basicamente na implementação dos modelos em suas respectivas linguagens computacionais, aplicação dos modelos em três bacias: (1) Rio Pequeno (106 km2), (2) Rio Cubatão (395 km2) e (3) Pinus I (0,10 km2) e comparação das simulações com o modelo TOPMODEL. Dados de precipitação e evapotranspiração foram utilizados em três diferentes resoluções temporais, sendo de uma hora para a bacia do Rio Pequeno, vinte e quatro horas para a bacia do Rio Cubatão e dez minutos para a bacia Pinus I. O período de dados para as bacias foi divido em uma série para calibração e outra série para validação do modelo, exceto para a bacia Pinus I, onde os modelos foram aplicados utilizando uma única série. Entretanto, para esta bacia, usando dados observados de profundidades do solo, o modelo WADII-HM foi validado na sua predição de profundidades do solo. Por meio das simulações e comparações foi possível estabelecer que: (i) um dos resultados do modelo geomorfológico WADII é a matriz hidrológica. Através dessa matriz várias propriedades geomorfológicas podem ser derivadas. Uma propriedade é o índice de células. A distribuição espacial deste índice orienta a sequência de cálculo de balanço hídrico e a propagação dos escoamentos de cada célula; (ii) a determinação das condições iniciais de saturação e escoamentos da bacia usando uma relação com as vazões específicas de cada célula mostrou bom resultados; (ii) o modelo WADII-HM foi calibrado e validado para todas as bacias em análise produzindo satisfatórios resultados; (iv) os modelos WADII-HM e TOPMODEL simularam os hidrogramas observados de maneira similar em todas as bacias, com vantagens para o TOPMODEL na série de validação da bacia Rio Pequeno e no erro absoluto total para a bacia Pinus I. Vantagem para o modelo WADII-HM para todas as simulações na bacia do Rio Cubatão; (v) as profundidades do solo foram estimadas e validadas para a bacia Pinus I.
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Transporte de etanol e compostos monoaromáticos do solo para a água subterrânea em experimento de campo

Farias, Márcia Michele Fialho January 2011 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental / Made available in DSpace on 2012-10-26T04:54:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 303781.pdf: 3093347 bytes, checksum: 434629a46067c6fb8af19a7c1c6e9b3b (MD5) / Diversas nações incluíram o etanol em suas matrizes energéticas com vários teores na gasolina (entre 5 a 95% v/v) a fim de minimizar a utilização de combustíveis fósseis e reduzir as emissões de gases causadores do efeito estufa. Porém, o derramamento destes biocombustíveis em solo pode acarretar impactos em águas subterrâneas através da migração dos seus compostos até a zona saturada, sendo que esta migração pode ser interferência pela variação do nível do lençol freático. Com o objetivo de estudar a interferência da variação do nível do lençol freático na migração de biocombustíveis da zona não saturada para a zona saturada, foi realizado um experimento de campo no qual foram liberados, na zona não saturada, 200 L de E85 (85%v etanol anidro e 15%v gasolina), juntamente com 2,5 Kg do traçador brometo. A área de estudo é caracterizada por clima mesotérmico, temperatura média anual de 21oC e precipitação anual de 1600 mm. O solo da região é arenoso, com baixa fração de carbono orgânico e precipitação de 436 mm durante o período experimental (82 dias). A máxima variação do nível do lençol freático foi de 0,8 m em 82 dias de monitoramento, sendo que nos primeiros 13 dias não houve variação do lençol. Somente após o período onde houve variação do lençol, ocorreu a transferência de massa da zona não saturada para a zona saturada do traçador e do biocombustível E85 (etanol e compostos BTEX). Nesse processo de transferência, foi observada uma relação direta entre o aumento de massa dissolvida e a elevação do nível do freático para o etanol e o brometo. Aos 20 dias após a liberação, 72% da massa liberada do brometo havia sido transferida para a zona saturada e, aos 82 dias, 63% da massa liberada de etanol se encontrava na zona saturada. Quanto aos compostos BTEX, aos 42 dias, somente 8% da massa derramada estava na zona saturada. Assim, em regiões de alta precipitação, como ocorrem em climas tropicais e subtropicais, a oscilação do nível do lençol freático representará o principal mecanismo de transferência da massa de etanol da zona não saturada para a saturada. O efeito cossolvência do etanol na solubilidade dos compostos BTEX não foi verificado. / Several nations have included ethanol in gasoline, at different concentrations (5 up to 95% v/v), in their energy matrix aiming to minimize the use of fossil fuels and reduce emissions of greenhouse effect gases. However, the spills of biofuels on soil can result in groundwater impacts through the migration of compounds to the saturated zone, and this process may be influenced by the water table oscillations. In order to study the interference of the water table in the migration of biofuels from unsaturated zone to the saturated zone, a field experiment with the release of 200L of E85 (85%v ethanol anhydrous and 15%v gasoline) and 2.5 kg of bromide tracer was conducted in the unsaturated zone. The study area is characterized as a mesothermal climate, with average annual temperature of 21ºC and annual rainfall of 1600 mm. The local soil is sandy, with low organic carbon fraction, and during the experimental period (82 days) a 436 mm precipitation was measured. The maximum variation of water table was 0.8 m in 82 days of monitoring whereas during the first 13 days there was no change in the water table. The mass transfer of the tracer and E85 biofuel (ethanol and BTEX compounds) from the unsaturated zone to the saturated zone was only noticed during the period of water table variation. In this transfer process, it was observed a direct relation between the increase of dissolved mass and the rise in the water table for ethanol and bromide. 20 days after release, 72% of the mass released from the bromide was transferred to the saturated zone, and at 82 days, 63% of released ethanol mass was in the saturated zone. Regarding to BTEX compounds, after 42 days, only 8% of the mass released was in the saturated zone. Therefore, in regions of high precipitation, as tropical and subtropical climates, the oscillation of the water table will represent the main mechanism of mass transfer of ethanol from the unsaturated to saturated zone. The cosolvency effect of ethanol over the solubility of BTEX compounds was not noticed, and the largest fraction of ethanol found was 1.91% v.
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Protocolo de avaliação de materiais resultantes da estabilização por solidificação de resíduos

Brito, André Luiz Fiquene de January 2007 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental / Made available in DSpace on 2012-10-23T13:25:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 240092.pdf: 2996863 bytes, checksum: 838a7e9ee694116727f941049ea8aaac (MD5) / A Estabilização por Solidificação é uma forma de realizar o tratamento de resíduos e para tanto necessita do conhecimento das respostas ambientais e estruturais em função da destinação preconizada. Tais respostas são obtidas basicamente pelo estudo das propriedades mecânicas e químicas do resíduo e pela simulação e modelagem visando uma extrapolação dos dados para o longo prazo. O objetivo principal deste estudo é apresentar uma proposta de protocolos para avaliar o material resultante da estabilização por solidificação. Os objetivos específicos são (i) definir aspectos operacionais e um conjunto de critérios para avaliar a integridade/durabilidade e a imobilização de constituintes perigosos e (ii) apresentar mecanismos de classificação do material estabilizados por solidificação propondo rotas para sua destinação. O protocolo de avaliação é importante para avaliar de forma conjunta materiais estabilizados por solidificação em termos de integridade, durabilidade e imobilização de contaminantes e contribuir como uma ferramenta no gerenciamento e tratamento de resíduos perigosos. Para alcançar os objetivos, quatro etapas foram realizadas. Na primeira foi realizado o estudo sobre a estabilização por solidificação, enfatizando a análise de documentos normativos, tais como modelos de avaliação existentes, ensaios e critérios de avaliação. Na segunda, foi proposto protocolo, contendo um conjunto de ensaios e critérios de avaliação que se caracterizam por avaliar a integridade/durabilidade e a imobilização dos contaminantes que, baseado no desempenho dos materiais, recomenda a sua destinação para cinco rotas diferentes. Na terceira, foi realizada a validação dos ensaios referentes aos critérios de avaliação por meio de um painel de especialista. O painel teve o objetivo de verificar a adequação dos ensaios e critérios propostos no protocolo de avaliação. O resultado da validação mostrou que em relação aos critérios de integridade/durabilidade 88,89% das respostas foram em função da resistência à compressão, 62,96% para ciclos de umidificação/secagem e 51,83% para a absorção de água. Para os critérios de imobilização dos contaminantes 70,37% das respostas referiram-se ao ensaio de lixiviação. Na quarta etapa, foi realizada uma aplicação do protocolo utilizando quatro diferentes composições: (A), (B), (C) e (D) com elementos de referência (Cádmio, Chumbo e Cobre) e aglomerantes (cimento Portland comum, hidróxido de cálcio e bentonita sódica). O protocolo se apresenta como uma ferramenta adequada para avaliar a estabilização por solidificação por permitir que os critérios de integridade/durabilidade e imobilização dos contaminantes sejam limitantes na avaliação, apresentar parâmetros de avaliação em função da massa do contaminante por massa total do resíduo a partir dos limites máximos permissíveis para a potabilidade da água e para o ensaio de lixiviação, indicar rotas diferenciadas de destinação do material estabilizado por solidificação e avaliar a retenção dos contaminantes em função das massas dos contaminantes e aglomerantes além das concentrações do material bruto e tratado.
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Tratamento de esgoto urbano em reator híbrido operado em baleladas sequenciais (RHBS) submetido a variações de cargas

Lamego Neto, Luiz Gonzaga January 2008 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2012-10-24T00:50:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262290.pdf: 5604703 bytes, checksum: f86dd0bb71388f0bf6aae1e9316b613c (MD5) / Neste trabalho foi realizado o estudo do comportamento de um reator híbrido operado em bateladas seqüenciais (RHBS), no tratamento de esgoto urbano. O reator piloto RHBS possuía 2,20 m de altura e 0,95 m de diâmetro interno, com um volume útil para tratamento de 1,42 m3. Na parte inferior do reator foram instalados dois difusores de ar do tipo membrana circular, com 20 cm de diâmetro cada, que foram alimentados por um compressor de ar. O funcionamento do reator era automatizado, controlando assim o número e o tempo de cada fase que compõe um ciclo padrão de tratamento (enchimento, reação anóxica e aeróbia, decantação e retirada), por meio de um painel de comandos elétricos. Em cada ciclo padrão, com duração de oito (8) horas, foram realizados três enchimentos e três fases de reação anóxica e aeróbia. O material suporte empregado no sistema híbrido foi a rede de nylon, escolhida entre os materiais testados em estudos anteriores (SOUTO, 2007). Foram realizadas quatro (4) estratégias operacionais, com duração total de 294 dias, testando-se diferentes cargas carbonáceas (0,20 a 1,35 kgDQO/m3.dia); nitrogenadas (42 a 60 gNH4-N/m3.dia); e de fósforo (50 a 70 gPO4-P/m3.dia). Foram avaliados os processos de degradação carbonácea, nitrificaçãodesnitrificação e biodesfosfatação, e também a velocidade de consumo de oxigênio por meio de respirometria, a fim de determinar a composição (heterótrofa e autótrofa) da biomassa bacteriana e sua distribuição no interior do reator (fixa e em suspensão). O reator apresentou eficiências médias de remoção de: ~80% de SST e DQO; 90% a 95% de DBO5; 60% a 87% de Nitrificação; 80% a 90% de Desnitrificação; ~70% de Nitrogênio Total; ~50% de PO4-P. Em condições de funcionamento normal, o lodo do reator apresentou flocos compactos e bem estruturados, com boa sedimentação; por sua vez, o biofilme apresentou-se denso e com presença de muitas Amebas e Rotíferos em sua superfície. A biomassa fixa apresentou maior atividade que a biomassa em suspensão, sendo que a biomassa ativa era composta, predominantemente, por microrganismos heterótrofos (~90%). A biomassa autótrofa estava principalmente fixa no suporte (58%-62%). The intent of this research is to historicize the moment when the issue of trafficking in women for sexual exploitation was raised in media coverage in Brazil and in Spain. The object of the investigation is discourses that constituted human trafficking as a problematic phenomenon around the turn of the twenty first century. The sources are news reports from two widely-read newspapers, Brazil's Folha de São Paulo, and Spain's El País, analysed using a comparative approach. The time outlined is the period in between 1997 and 2007, which is when references to trafficking were made regularly in the media discourse. The most widely-reported modality of trafficking was the trafficking in women for sexual exploitation, and this information does not constitute simple evidence of reality, but rather is the result of a certain way of understanding women, prostitution and ntemporary migration. This work shows the study of the behavior of hybrid sequencing batch reactor (HSBR), in urban wastewater treatment. The pilot HSBR reactor was 2.20 m high and had a diameter of 0.95 m, with a volume of 1.42 m3. In the base of the reactor two air diffusers, membrane type, of the 20 cm, were installed and fed by an air compressor. The operation of the reactor was automated, with time control in each phase of the standard cycles (fill, anoxic, aerobic, settle and drawl) through an electronic command panel. Each standard cycle lasted 8 hours, with three (3) fillings and three (3) phases of anoxic and aerobic reaction. The support material used in the hybrid system was a net of nylon, chosen from materials tested in previous studies of hybrid sequencing batch reactor (SOUTO, 2007). The experiment was carried out in four (4) operational strategies, which lasted 294 days, each one with different operational conditions regarding applied carbonaceous loads (0,20 a 1,35 kgCOD/m3.day); nitrogen (42 a 60 gNH4-N/m3.day); and phosphate (50 a 70 gPO4-P/m3.day). For each strategy, the process of biological carbon, nitrogen and phosphorus removal, and also the oxygen uptake rate (OUR) were evaluated through respirometry, in order to determine composition (heterotrophic and phototrophic) of bacterial biomass and its distribution inside the reactor (fixed and suspended). During the four strategies, the reactor presented average efficiencies: ~80% for total solids and COD; 90% at 95% for BOD5; 60% at 87% for nitrification; 80% at 90% for denitrification; ~70% for total nitrogen; ~50% for PO4-P. In normal operation conditions, the reactor sludge presented compact and well structured granules, and good sedimentation; the biofilm was thick and presented a large amount of amoebae and rotifers in its surface. The fixed biomass demonstrated higher activity when compared to suspended biomass, and the total biomass was composed by heterotrophic microorganisms (~90%). The phototrophic biomass was in fix support mostly (58%-62%).
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Análise histórica de inundações no município de Joinville - SC, com enfoque na bacia hidrográfica do Rio Cubatão do Norte

Silveira, Wivian Nereida January 2008 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental / Made available in DSpace on 2012-10-24T01:06:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 250774.pdf: 4524444 bytes, checksum: 9608eb7aa19d1bf6dab69b6300598d70 (MD5) / O município de Joinville (1.151,69 km²) é o mais populoso no Estado de Santa Catarina e o terceiro maior pólo industrial do sul do Brasil. Desde sua fundação, em 1851, o município vem sofrendo e também registrando inundações. Pretende-se analisar os aspectos temporal e espacial das inundações no município de Joinville, Santa Catarina, com enfoque na bacia do rio Cubatão do Norte. A fim de contribuir na gestão de inundações, o presente trabalho procurou todos os documentos que registraram as inundações neste município no período de 1851 a 2007. A probabilidade anual de ocorrência da inundação no município é de 71%. Encontra-se o aumento da ocorrência no período de 1851 a 2007. Considerando todas as ocorrências, a bacia do rio Cubatão do Norte teve a maior freqüência das inundações (38%), seguida pela bacia do rio Cachoeira (27%). Além disso, através de aplicação do TOPMODEL para o período de 06/04/2000 a 31/12/2002, a área de inundação da bacia do Rio Cubatão do Norte (396,32 km2) foi avaliada. Nesta simulação, o coeficiente de Nash para os logaritmos das vazões, NSlog, foi de 0,12. A simulação do TOPMODEL resultou em, além da vazão, área saturada, mostrando que a área máxima de saturação ocorreu no dia 14/02/2001, com área de 78,305 km2, enquanto ocorreu a área mínima de saturação (19,335 km2) no dia 25/08/2000. Em Joinville está chovendo menos do que há 100 anos.
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Síntese de nanofitas de titanatos de sódio com potencial fotocatalítico bactericida

Oliveira, Valéria Vidal de 26 October 2012 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T07:05:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 289236.pdf: 1058520 bytes, checksum: 495b13291ecda956ec028991ef27097f (MD5) / Materiais nanoestruturados representam um estado intermediário entre átomos, moléculas e matéria condensada, permitindo que suas propriedades sejam diferenciadas e/ou intensificadas em relação ao seu sólido estendido. Nanotubos, nanofios, nanobastões, nanofolhas e nanofitas, são exemplos de nanoestruturas que atraem considerável atenção, devido as suas propriedades físicas e químicas exclusivas, com aplicações potenciais em dispositivos eletrônicos e fotoelétricos. A síntese destas nanoestruturas, utilizando como matéria-prima o dióxido de titânio (TiO2) tem sido intensivamente investigada para aplicações em fotocatálise, a qual tem se mostrado promissora em aplicações ambientais. O objetivo principal deste trabalho foi encontrar os melhores parâmetros para a síntese hidrotérmica alcalina de nanoestruturas (em especial nanofitas), a partir de óxido de titânio, com potencial fotocatalítico, visando à inibição de crescimento da bactéria Escherichia coli, verificados após teste de difusão em ágar Muiller-Hilton. Foi inventigado também a influência de tratamentos pós-síntese na atividade fotocatalítica: dopagem com íons Ag+ e lavagem com água destilada. Conclui-se que as nanoestruturas, principalmente devido a presença de nanofitas, obtidas com os novos parâmetros propostos para a síntese hidrotérmica, com 2 M de TiO2 anatase em solução aquosa de NaOH 10 M autoclavados a 145 ± 1 ºC durante 24 horas, apresentaram alto potencial fotocatalítico na inibição do crescimento das bactérias E. coli, obtendo-se halo inibitório de 100%. Este resultado foi superior ao encontrado para o antibiótico comercial amoxicilina. A adição de íons Ag+ na região interparedes e a lavagem com água destilada alteraram a morfologia e a estrutura cristalina, diminuindo a fotoatividade. A prata mostrou-se suficiente para apresentar atividade bactericida, não necessitando de iluminação e/ou suporte catalítico. A caracterização das nanoestruturas revelou que absovem luz UV com ? < 372 nm; morfologia de nanofitas em novelos de nanoestruturas; superfíce formada pelos elementos Na, O e Ti; e com forma cristalina estrutural predominante de titanatos lamelares de sódio da família A2TinO2n+1 e A2TinO2n+1.nH2O, estes mantendo água entre as lamelas. Recomenda-se que novas pesquisas sobre as potencialidades de aplicações ambientais das nanoestruturas sintetizadas, com os parâmetros desta pesquisa, sejam realizadas. / Nanostructured materials represent an intermediate state between atoms, molecules and condensed matter, allowing their properties to be differentiated and/or strengthened in relation to its extended solid. Nanotubes, nanowires, nanorods, nanosheets and nanobelts, are examples of nanostructures that attract considerable attention due to their unique physical and chemical properties, with potential applications in electronic devices and photoelectric. The synthesis of these nanostructures, using as raw material titanium dioxide (TiO2) has been intensively investigated for applications in photocatalysis, which has shown promise in environmental applications. The main objective of this study was to find the best parameters for the alkaline hydrothermal synthesis of nanostructures (particularly nanoribbons), from titanium oxide, photocatalytic potential, aiming at inhibiting the growth of the bacterium Escherichia coli, verified after diffusion test Muille-Hilton agar. Inventigado was also the influence of post-synthesis treatments on the photocatalytic activity: doping with Ag+ and washing with distilled water. It is concluded that the nanostructures, mainly due to the presence of nanoribbons obtained with the new parameters proposed for the hydrothermal synthesis, using 2 M of TiO2 anatase in aqueous NaOH 10 M autoclaved at 145 ± 1 ° C for 24 hours exhibited a high photocatalytic potential in inhibiting the growth of the E. coli, obtaining 100% inhibition halo. This result was higher than that found for the commercial antibiotic amoxicillin. The addition of Ag+ ions in the region interparedes and washing with distilled water altered the morphology and crystal structure, decreasing the photoactivity. Silver proved to be sufficient to produce bactericidal activity and does not require lighting and / or catalytic support. The characterization of nanostructures revealed that soaked up the UV light with ? <372 nm; morphology of nanoribbons in skeins of nanostructures; surface formed by the elements Na, O and Ti, and crystalline structure with predominantly lamellar sodium titanate family and A2TinO2n+1 A2TinO2n +1.nH2O, maintaining these water between the lamellae. It is recommended that further research on the potential of environmental applications of nanostructures synthesized, with the parameters of this research has been done.
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Tratamento de água para abastecimento por meio de filtros lentos de fluxo ascendente com limpeza por retrolavagem e descarga de fundo

Souza, Fernando Hymnô de January 2015 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-10-27T03:07:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 335772.pdf: 2850598 bytes, checksum: 36fa7e25daad502b86893c7193abb86a (MD5) Previous issue date: 2015 / Esta dissertação aborda o tratamento de água por meio de filtração lenta ascendente com a retrolavagem e descarga de fundo com entrada de água na interface entre o meio filtrante e a camada suporte como alternativa à limpeza dos filtros. Em outras pesquisas a retrolavagem foi utilizada com sucesso como forma alternativa de limpeza em filtros lentos descendentes e com área superficial reduzida. Tais filtros são considerados uma excelente alternativa ao fornecimento de água potável em comunidades rurais e/ou isoladas. Os objetivos específicos propostos nessa dissertação foram: Avaliar a limpeza por retrolavagem associada às descargas de fundo, a qualidade da água produzida e a eficiência da camada suporte como pré-tratamento. Para a pesquisa foi construído e operado um sistema piloto com dois filtros lentos ascendentes iguais, com a possibilidade do uso dos três sistemas de limpeza citados. A água que abasteceu o sistema era proveniente de um manancial com densidade em torno de 106 cél./mL da cianobactéria Cylindrospermopsis raciborskii que normalmente prejudica a filtração em termos de duração das carreiras. Foi monitorada a qualidade da água bruta e filtrada, assim como as perdas de carga no meio filtrante e camada suporte dos filtros. Paralelamente foi construído um sistema piloto com três colunas de pré-filtração ascendente, preenchidas com o mesmo material da camada suporte dos filtros e que filtravam a mesma água na mesma taxa de filtração (4 m³/m².d). Em termos de qualidade de água os filtros foram eficientes na remoção de turbidez com médias inferiores a 1,0 uT. Houve também remoção em torno de 2,0 Log de células de Cylindrospermopsis raciborskii e carreiras de mais de 70 dias. Contudo, densidades em torno de 104 cél./mL foram encontradas no efluente, o que relacionado aos resultados de COD e absorbância a 254 nm fazem crer que o efluente dos filtros pode apresentar riscos na formação subprodutos da cloração. Nesses processos de remoção constatou-se que a camada suporte foi influente. Por fim, a associação entre descarga com entrada de água na interface e a retrolavagem demonstrou-se como a melhor alternativa para a limpeza dos filtros lentos ascendentes usados nesse estudo.<br> / Abstract : This work aimed to study alternative filter cleaning to upflow slow sand filters (backwash, bottom discharge and bottom discharge with water entering in the interface between support and filter media). Slow sand filters are considered an excellent alternative for the supply of drinking water in rural areas and/or isolated communities. In some research backwash was successful used as an alternative to the cleaning of slow sand filters with reduced surface area. Such filters have an easier application in small communities or as a home-scale system. The specific objectives proposed were: Assess the backwash associated with bottom discharge for the filter cleaning; evaluate the quality of produced water. It was built two pilot scale upflow slow sand filters that could be cleaned with each cleaning system separately or associated. The water used on the system was from the lake named ?Lagoa do Peri? in Florianópolis, Bazil. This water is known for its cyanobacteria high density (106 cells/mL of Cylindrospermopsis racibosrkii). The headloss on the filter bed and support bed were monitored, as well as the water quality of the rough and filtered water. It was also built three columns of rough filtration systems. These columns were filled with similar gravel that was used on the filter, each one representing each layer of supporting bed. They also operate in the same flow rate as the filters (4 m³/m².day). The upflow slow sand filters were efficient removing turbidity, with average results were below 1.0 NTU, maximum value permitted by the Brazilian law. Water with a 0,9x105 cells/mL density was used with an average of 2.0 log of cells removed. It is supposed that the support bed had an influence on that removal. Nevertheless densities of 104 cells/mL have still being found and though and that may still be a problem to the water treatment. The major advantage of the upflow slow sand filter was the high removal of Cylindrospermopsis raciborskii without filter's running time injuring with filters operating longer than 70 days without the use of rough filters. Although another process of treatment must be used as complement for a higher water quality results.
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Eficiência energética

Martins, Fernando Luiz January 2016 (has links)
Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-25T04:09:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344797.pdf: 8570191 bytes, checksum: 5d0ac91c3977560132b0c6f3eaf940da (MD5) Previous issue date: 2016 / Anos após anos, as disputas entre as indústrias por melhores competitividade e lucratividade tem sido cada vez mais acirrada. Nesse cenário, para se alcançar alta performance, por conseguinte, maior lucratividade é imprescindível o desenvolvimento de metodologias de trabalho mais eficazes capazes de reduzir as ineficiências internas ocasionadas pelos inúmeros desperdícios existentes nos processos industriais. Isto tem sido o novo campo de batalha da atualidade: focar em estratégias de redução dos custos manufatureiros, por consequência, reduzir os custos energéticos, pois, representam de 10% a 25% do custo total de transformação. Acrescido ainda, o apelo ambiental por técnicas de redução do consumo pois, o setor industrial é responsável por aproximadamente 46% do consumo de energia elétrica no Brasil. Contudo, nem todo o consumo de energia elétrica por parte da indústria é totalmente utilizado: 49% são perdas, isto é, energia não utilizada para produzir transformação.Quando se trata de reduzir perdas e economizar energia, as principais recomendações incluem otimização dos equipamentos e instalações, substituição de motores superdimensionados, correção do fator de potência baixo e redução dos picos de demanda. Mas estas iniciativas focadas e individuais, por lhes faltarem uma abordagem sistematizada e metodológica, capaz de priorizar áreas de maior impacto, análise global do fluxo energético e um método específico de resolução dos problemas, quase sempre se deparam com resultados poucos significativos para a empresa. A proposta foi estudar e propor um modelo metodológico de eficiência energética para a redução do consumo energia na indústria, através do combate às ineficientes energéticas, perdas, presentes nos processos industriais. A meta é alcançar reduções de 15% ao ano do consumo energético. O aporte bibliográfico foi feito com o programa WCM - World Class Manufacturing, (Produção de Classe Mundial). Deste modo, pretende-se contribuir com a metodologia, desenvolvendo um modelo exclusivo para a gestão eficiente dos recursos energéticos. A aplicação prática ocorreu na uma empresa Embraco Compressores. Os resultados obtidos atestaram a força do método utilizado, pois inova os sistemas de gestão, investigação, e tratativa dos problemas, introduzindo uma forte ligação entre os resultados dos melhoramentos contínuos aos impactos em termos de redução dos custos energéticos e aos saudáveis ganhos ao meio ambiente. Isto é refletido pela redução alcançada no projeto, em torno de mais 8 milhões kwh/ano, equivalente ao impacto ambiental no consumo de 4361 residências ao ano e a uma carga ambiental de mais de 13.000 consumidores a menos para o meio ambiente. Confirmando que o caminho que leva as empresas à sustentabilidade ambiental e social passa pela correta e eficiente gestão dos recursos energéticos.<br> / Abstract : Year by year, the disputes between industries to better competitivy and profitability have been more and more fierce competition. In this part, to earn high perfomance, bigger profitability are necessary development of work methodology to reduce inside ineffiency provide by a lot of waste in the industrial processes. Nowadays this situation are a new battlefield: foccus in strategy to reduce manufacturing costs. In this way that reduction means reduce energy costs because they represent 10% to 25% of manufacturing total cost. Increased yet by the environmental appeal techniques to reduce the consumption because the industrial segment is responsible 46% consumption of electric energy in Brazil, which just use 51% energy consumed.When it comes to reduce losses and save energy, the main recommendations include optimization of equipment and facilities, replacing oversized motors, power factor correction and low reduction of peak demand. But these focused and individual initiatives, for they lack a systematic and methodological approach, able to prioritize areas of greatest impact, global analysis of energy flow and a specific method of solving problems, often faced with few significant results for the company.The proposal was to study and propose a methodological model of energy efficiency to reduce energy consumption in industry, by tackling energy inefficient, loss, present in industrial processes. The goal is to achieve a 15% reduction per year of energy consumption. The bibliographic contribution will be made by the WCM program - World Class Manufacturing (World Class Manufacturing). Thus, it is intended to contribute to the methodology, developing a unique model for the efficient management of energy resources. The practical application develops into a market leader in compressors segment. The results attest to the strength of the method used, for innovation management systems, research, and dealings of the problems by introducing a strong link between the results of continuous improvements to the impact in terms of reducing energy costs and health gains to the environment. This is reflected by the reduction achieved in the design, around over 8 million kWh / year, equivalent environmental impact in the consumer homes 4361 to the year and an environmental load of more than 13,000 consumers less to the environment. Unquestionably, the path that leads companies to environmental and social sustainability involves the correct and efficient management of energy resources.
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Oxidação química parcial (com peróxido de magnésio e óxido de ferro) associada à biodegradação para remoção acelerada de LNAPLs em sistemas subsuperficiais contaminados com biodiesel (B100)

Fedrizzi, Franciele January 2016 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:10:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345550.pdf: 5061814 bytes, checksum: 140df918d18c17d05fc6d7496d0bcc89 (MD5) Previous issue date: 2016 / Experimentos de laboratório e de campo foram conduzidos para avaliar o potencial de uma abordagem modificada da oxidação química in situ (ISCO ? do inglês: in situ chemical oxidation), pela utilização de MgO2 e partículas de Fe2O3 recuperadas do tratamento da drenagem ácida de mina (DAM), em acelerar a dissolução de compostos que comportam-se como LNAPLs (do inglês: light non-aqueous phase liquids), produzindo subprodutos que são mais solúveis e biodisponíveis, e que podem ser subsequentemente removidos por processos de biodegradação. O biodiesel de palma (B100) foi selecionado para representar um composto de baixa solubilidade em água e 100 L foram liberados em uma área de 2 m², escavada até o topo do lençol freático, a 1,8 m da superfície. Um experimento de campo previamente conduzido com 100 L de biodiesel de soja e em condições de atenuação natural monitorada, foi utilizado como controle comparativo. Os resultados indicaram um aumento na dissolução dos compostos do biodiesel, assim como, rápida e intensificada produção de subprodutos solúveis (e biodegradáveis), que foi atribuída à oxidação química parcial decorrente da abordagem modificada da ISCO (MgO2 + Fe2O3 DAM). A lenta liberação de H2O2 pela decomposição do MgO2 (referenciada neste estudo como oxidação química parcial) e produção de compostos solúveis, estimulou o crescimento bacteriano (de 106 para 1014 gene copias.g-1) e de comunidades de micro-organismos especificamente envolvidos na biodegradação dos compostos do biodiesel. As condições geoquímicas do aquífero tornaram-se anaeróbias em menos de quatro meses da liberação do B100, como evidenciado pela diminuição nos valores do potencial de oxirredução (de 259 para -137 mV) e concentração de oxigênio dissolvido (de 2,2 para 0,5 mg.L-1), produção de metano (de 0,005 para 4,9 mg L-1) e predominância de comunidades de micro-organismos anaeróbios (composta principalmente por Geobacter spp. e Desulfosporosinus spp.). De modo geral, os resultados demonstraram que a oxidação química parcial associada à biodegradação, pode ser uma estratégia viável para a remoção de compostos pouco solúveis (ex.: biodiesel), que comportam-se como LNAPLs em sistemas subsuperficiais, evitando assim os efeitos à longo prazo tipicamente observados para estes contaminantes na zona da fonte.<br> / Abstract : Batch and field experiments were conducted to assess whether a modified approach for in situ chemical oxidation (ISCO), with MgO2 and Fe2O3 particles recovered from acid mine drainage treatment (AMD), can enhance LNAPLs (light non-aqueous phase liquids) dissolution and produce bioavailable soluble compounds. This modified ISCO approach was coupled to biodegradation to further remove residual compounds by microbial-mediated processes. Palm biodiesel (B100) was chosen to represent a poorly water-soluble compound and 100 L were released to a 2 m2 area excavated down to the water table and 1.8 m below ground surface. A past adjacent B100-field experiment under natural attenuation was conducted as a baseline control. Results demonstrated the enhancement of biodiesel compound dissolution, as well as, faster and intensified production of soluble (and biodegradable) by-products due to the partial chemical oxidation of the modified ISCO approach (MgO2 + Fe2O3 AMD). The slow release of H2O2 by MgO2 decomposition (referred as partial chemical oxidation) and production of soluble compounds allowed the stimulation of microbial growth (from 106 to 1014 gene copies.g-1) and promoted a beneficial response in microbial communities involved in oxidized biodiesel compound biodegradation. Geochemical conditions of the aquifer shifted towards anaerobic at least four months of B100 release onwards as evidenced by the decrease in redox potential values (from 259 to -137 mV), dissolved oxygen concentrations (from 2.2 to 0.5 mg.L-1), methane production (from 0.005 to 4.9 mg L-1) and predominance of anaerobic microbial communities (mainly composed by Geobacter spp. and Desulfosporosinus spp.). Overall, the results demonstrated that the partial chemical oxidation coupled to biodegradation could be a feasible strategy for the removal of poorly water-soluble compounds (e.g.: biodiesel) that behave as LNAPLs in subsurface systems and avoid the long-term effects generally posed in source-zones.
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Avaliação da utilização de carvão ativado em pó superfino (S-CAP) associado a membrana de microfiltração (MF) na remoção de atrazina de água de abastecimento

Amaral, Pauline Aparecida Pera do January 2016 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:16:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345552.pdf: 4305089 bytes, checksum: b0f1f044f011bef9ab8fdd4234e6a2b6 (MD5) Previous issue date: 2016 / A presença de compostos orgânicos pertencentes ao grupo dos poluentes emergentes, tal como o herbicida Atrazina, em mananciais, é preocupante pelo seu potencial nocivo a saúde humana. Consequentemente, há um grande interesse no desenvolvimento de tecnologias capazes de remover, de forma eficiente, estes compostos em estações de tratamento de água. Neste contexto, esta pesquisa teve por objetivo avaliar um sistema híbrido adsorção/filtração na remoção de Atrazina de água de abastecimento. O material adsorvente testado foi o carvão ativado em pó superfino (S-CAP), obtido a partir da moagem do carvão ativado em pó (CAP), produzido a partir de diferentes materiais precursores, sendo estes, o carvão betuminoso (BC), a madeira (WD) e a casca de coco (CS). No sistema híbrido foram utilizadas membranas de microfiltração de polivinilideno, com tamanho de poro de 0,1 µm. Para a água de estudo foi utilizada água sintética acrescida ou não de matéria orgânica natural (MON) proveniente do Rio Suwannee (RSMON) ou cálcio; também foram realizados ensaios com água natural proveniente do Rio Edisto (REMON). A metodologia foi dividida em três etapas distintas, sendo estas a caracterização do material adsorvente, os estudos cinéticos e os ensaios de adsorção/filtração. Na caracterização do material adsorvente, foi observado que características como tamanho de partícula, teor de oxigênio, pHpzc e área superficial variaram com o tempo de moagem e apresentaram correlação entre si. Os estudos cinéticos apontaram cinéticas de adsorção mais rápidas da atrazina para os BC S-CAPs, quando comparados com o BC CAP, principalmente na presença da RSMON. Os estudos de adsorção/filtração foram avaliados em termos de eficiência de remoção e fluxo de permeado. Todos os S-CAPs testados promoveram uma melhor remoção de atrazina quando comparado com seu respectivo CAP; entretanto, nenhum dos carvões testados se apresentaram eficientes na remoção da MON. Para todos os carvões testados, o fluxo do permeado variou de acordo com o tamanho de partícula dos S-CAPs, principalmente para os tempos de moagem mais longos (menores tamanhos de partículas). A MON foi a maior responsável pelo fouling da membrana, e não a presença das partículas de S-CAPs, conforme esperado, e a adição de cálcio auxiliou na obtenção de fluxos de permeado mais altos para os BC S-CAPs. No geral, observou-se que S-CAPs produzidos com tempos de moagem mais curtos, entre 10 e 30 minutos, apresentaram uma boa eficiência de remoção da atrazina e uma perda de fluxo aceitável, permitindo assim concluir que estes S-CAPs são os mais favoráveis para serem utilizados para o revestimento de membranas em sistemas híbridos.<br> / Abstract : Trace-contaminant synthetic organic chemicals (SOCs) such as pesticides, pharmaceuticals, and personal care products found in drinking water supplies are an increasingly worrisome threat to public health. Therefore, there is a great interest of developing technologies capable of removing these compounds from water in water treatment plants. In this context, the main objective of this study was to evaluate a hybrid adsorption/membrane system aiming atrazine removal from drinking water. The adsorbent used was the superfine powdered activated carbon (S-PAC), produced by milling activated carbons (PAC) of different materials, bituminous coal (BC), wood (WD) and coconut shell (CS). Microfiltration PVDF membranes with 0,1 µm average pore size were used. The performance of the hybrid system was evaluated for a varied water matrix, with or without NOM from Suwannee River (SRNOM) and calcium; and natural water from Edisto water was also used. The methodology was divided in three main steps, adsorbent characterization, kinetics studies and adsorption/membrane experiments. The first step showed that the adsorbent characteristics, such as particle size, oxygen content, pHpzc and surface area varied with the milling time and showed statistical correlation with each other. The second step showed the BC S-PACs faster kinetics, compared with the parent PAC, for atrazine, especially with SRNMO containing water. The adsorption/membrane system was evaluated in terms of removal efficiency and permeate flux. For every condition studied and for each carbon tested, the atrazine removal by S-PACs was superior to the respective parent PACs. NOM adsorption was not found to be significantly higher on S-PAC than PAC, and the general removals were low. Oxygen content and specific external surface area (both of which increased with longer milling times) were the most significant predictors of atrazine removal. The permeate flux varied with the S-PAC particle size, especially for the longer milling times (smaller particle sizes). In most experiments, NOM caused much greater fouling than S-PAC. In the presence of NOM, calcium resulted in improved flux of the BC S-PACs by aiding in the capture of NOM within the carbon layer. In this study carbons milled for the relatively short time (relatively low energy) of 10-30 minutes were the most favorable to be used in hybrid systems.

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