Questões de aeração forçada ou natural estão intimamente ligadas à capacidade de autodepuração dos corpos hídricos, ou seja, oxidar substâncias agressivas para resultar em baixo teor de toxicidade. Uma das etapas do processamento de efluentes consiste na dissolução de oxigênio em água e, para realizar essa dissolução, utilizam-se aeradores que são unidades (tanques) onde o ar é borbulhado no meio líquido, o qual se desloca em um regime contínuo de escoamento. Esta pesquisa refere-se à obtenção experimental de valores de viscosidade turbulenta para inserção em modelagem fenomenológica da transferência de oxigênio das bolhas de ar para o meio líquido. Tais modelos, se bem realísticos, podem contribuir aos estudos de gestão de recursos hídricos ou em operações nos tratamentos de efluentes líquidos. O método experimental empregado foi a velocimetria por imagem de partículas, no qual foi possível obter velocidades instantâneas do fluido (água). Estas consideram o movimento turbulento, que é o principal responsável pelo transporte de oxigênio da superfície para o seio do corpo hídrico, sendo que essa superfície pode ser livre para o ambiente, ou a superfície de uma bolha. Praticamente, o método consiste em correlacionar posições de partículas traçadoras em suspensão no fluido, as quais são assumidas ter a mesma velocidade do fluido. As posições consecutivas para fornecer a trajetória e a velocidade foram obtidas por imagens capturadas em uma freqüência definida através de uma câmera digital, onde a luz do laser contrastou as partículas em uma área desejada com uma precisão elevada. Então, nessa área (um plano), foi possível correlacionar um perfil de velocidades. Assim, os valores de viscosidade turbulenta foram obtidos para serem usados em modelagem da transferência de oxigênio, os quais poderão contribuir nos estudos de aeração em corpos hídricos. / Problems involving natural or forced aeration are intimately bind to the reaeration of water bodies. Pollutants are oxidized to yield low toxicity conditions. One of the steps of wastewater treatment consists in dissolving oxygen in water. To perform this, aeration tanks are used where bubbling air crosses the continuous liquid flow. This research focuses on the experimental determination of turbulent viscosity values to be used in modeling of oxygen transfer from air bubbles to the bulk liquid. Such models, if realistic enough, may contribute to water resources management studies or in wastewater treatment operations. Particle image velocimetry method was used, by means of which it became possible to obtain instantaneous velocities of the fluid (water). These velocities embody the turbulent flow, which is the main responsible for oxygen transport from the surface to the bulk liquid. This surface may be either facing the atmosphere or the interior of a bubble. In practice, the method consists in correlating tracking particles suspended in the liquid, which are supposed to have the same velocity of the fluid. The successive positions that give path and speed were obtained by images took in predefined intervals by a digital camera. The laser light illuminated the particles in a predefined area with high precision, making possible to determine velocity profiles. Turbulent viscosity values were so determined and may be used in the modeling of oxygen transfer, which may contribute to water body aeration studies.

A importância do monitoramento de parâmetros físico-químicos e biológicos no meio ambiente torna-se cada vez mais evidenciada quando se busca o entendimento dos processos que ocorrem na natureza, sejam eles decorrentes de ações antrópicas ou naturais, ou ainda, como efetivo auxilio na gestão de ecossistemas aquáticos. Entre os parâmetros de interesse no monitoramento do meio aquático, o oxigênio dissolvido (OD) é, indubitavelmente, uma das variáveis fundamentais na caracterização de ecossistemas, pois este elemento está intimamente ligado à capacidade de respiração de peixes, plantas e de micro-organismos. Assim como o OD, o Potencial de Oxido- Redução (POR) assume papel importante no monitoramento de ambientes aquáticos, pois se relaciona com reações químicas óxido-redutoras e bioquímicas. Ainda, nesse contexto, a temperatura interfere significativamente nas taxas em que ocorrem as reações químicas e bioquímicas. Devido à importância desses parâmetros para o monitoramento ambiental, o presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de microssensores eletroquímicos amperométricos para medição de oxigênio dissolvido (OD) tipo Clark, potenciométricos para medição de POR e de temperatura, bem como, sistemas eletrônicos compactos para leitura e software para visualização e armazenamento de dados de maneira autônoma, por meio de notebook ou PC. O sistema de aquisição conta com um módulo GPS para registro das coordenadas dos pontos de aquisição e módulo GPRS para transmissão de dados via celular. Foram desenvolvidos eletrodos com base na tecnologia de microssensores utilizados em estudos de biofilmes; recentemente introduzidos no Brasil e desenvolvidos no Departamento de Hidráulica e Saneamento da Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo desde 2007, mediante apoio da Universidade de Montana EUA e FAPESP. O método proposto para sua fabricação visa produção com custos minimizados, podendo atingir 50% dos custos de sistemas convencionais para o mesmo propósito; isso decorre da miniaturização de componentes internos, pois assim como nos macro eletrodos, são empregados metais nobres como ouro, platina e prata. Os microssensores, sistemas eletrônicos e software foram validados através de testes de desempenho em laboratório. Em campo, foram avaliados por meio de medições realizadas no reservatório do Lobo (Itirapina - SP), para obtenção de dados limnológicos do reservatório, onde foram aquisicionados perfis de OD, POR e temperatura por meio de um traçado longitudinal com embarcação de pequeno porte e os pontos de medição foram vinculados às coordenadas GPS ao longo do trajeto do levantamento. Na foz dos principais afluentes do reservatório, foram coletadas amostras para análises complementares, buscando identificar alterações antrópicas e os níveis de trofia do reservatório para Fósforo Total e Profundidade (Secchi ZDS). Foi também observada a distribuição espaciais da comunidade fitoplanctônica. / The importance of the physicochemical and biological monitoring parameters in the environment becomes more and more evidenced when the understanding of the processes is looked at what happens in nature, whether they are from anthropic or natural actions. Among the parameters of interest in the aquatic mean monitoring, dissolved oxygen (DO) is undoubtedly, one of the fundamental items in the characterization of aquatic ecosystems, because this element is intimately linked to the breathing capacity of fish, plants and microorganisms of oxidizing substances present on that media. As well as DO, the ORP assumes an important role in aquatic monitoring, acting in the levels of oxide reduction and biochemical reactions that happen. Still, in that context, the temperature represents effective interference in the rates where chemical and biochemical reactions take place in the environment, even in the ones that concern DO and ORP. Due to the importance of these parameters for the environmental monitoring to better know the appropriate conditions and to plan solutions the present work seeks the development of amperometric electrochemistry micro electrodes for dissolved oxygen (DO) measurement Clark type, potentiometric for ORP measurement and temperature with the LM35component, as well as, compact electronic systems for reading and software for visualization and storage of data in an autonomous way, through notebook or PC. Yet, the data acquisition system foresees the application of a GPS module for data acquisition recordings of the coordinates points and a GPRS module for data transmission from cellular. The electrodes were developed based on the microsensors technology used in biofilms studies; recently introduced in Brazil and developed at the Hydraulics and Sanitation Department at School of Engineering of São Carlos at the São Paulo State University since 2007, through the support of the Montana State University USA and FAPESP. The proposed method for construction seeks production with minimized costs, it could reach 50% of the conventional systems costs for the same purpose, due to the internal components miniaturization, because as well as for macro electrodes, noble metals are used as gold, platinum and silver. The microsensors, electronic systems and software were validated through the tests carried out at the laboratory and through comparison with commercially found electrodes. In the field, they will be evaluated through acting tests in measurements carried out at the Lobo Reservoir (Itirapina SP Brazil), throughout the whole reservoir by using a small boat and the data acquisitions points were indexed to the GPS coordinate along the trajectory. Samples were collected at the main affuents of the reservoir for additional analysis, seeking identification of anthropic changes as well as the trophic level of the reservoir for Phosphorus and depth of the Secchi disk (ZDS). It was also observed the spatial distribution of phytoplankton community.

O monitoramento ambiental de forma contínua e em tempo real são desafios da realidade atual dos grandes centros urbanos, com a finalidade de prevenir desastres ambientais que possam pôr em perigo a saúde dos seres humanos e a existência de sistemas biológicos. Na presente tese foram propostos e desenvolvidos sistemas optoeletrônicos portáteis aplicados na detecção de O2, OD e íons de metais pesados, visando seu emprego no monitoramento de sistemas hidrológicos como mares, rios, lagos e lençóis freáticos. A definição final da estrutura do sistema portátil foi atingida após o desenvolvimento sistemático de diferentes ensaios experimentais. Primeiramente, foram estudadas e analisadas matrizes hospedeiras em estado sólido que fossem capazes de hospedar sistemas moleculares corantes sensíveis a certas substâncias específicas. A seguir, foi proposta e executada a integração direta dos filmes hospedeiros, dopados com moléculas corantes ativas, diretamente na superfície ativa de dispositivos fotodetectores para detecção de O2 e OD. Os resultados obtidos com estes sistemas que integram o detector e o filme ativo mostraram o mesmo nível de desempenho aos espectrômetros de bancada. Finalmente, de posse destes resultados, foi projetado e desenvolvido um sistema colorimétrico e fluorimétrico portátil e embarcado em uma placa de aquisição (myRIO-1900) da National Instruments, aplicado na detecção e classificação de íons metálicos. Destaque principal é outorgado à aplicação do colorímetro que, juntamente com o processamento de sinais e análises de padrões, utilizando o método de discriminante de Fisher, permitiu obter resultados excelentes na detecção e classificação dos íons de Pb2+, Cd2+, Zn2+, Cu2+, Fe3+ e Ni2+, com os mesmos níveis de desempenho que os obtidos a partir de espectrômetros de bancada de elevada resolução espectral. O sistema portátil desenvolvido sugere sua aplicação no controle ambiental in situ e em tempo real, podendo ser integrado em uma rede de sensores que possam fornecer dados de maneira contínua e receber comandos de centros de controle de monitoramento ambiental. No entanto, seria necessária a formulação de algoritmos eficientes no processo de mineração de dados da rede de sensores. / The continuous and in real time environmental monitoring are challenges of the current days of large urban centers, with the aim of preventing environmental disasters that could endanger human health and the existence of biological systems. In this thesis we have proposed and developed portable optoelectronic systems applied to the detection of O2, OD and heavy metal ions, aiming its use in monitoring hydrological systems such as oceans, rivers, lakes and groundwater. The final definition of the portable system structure was achieved after the systematic development of different experimental assays. First, host matrices were studied and analyzed in solid state which were able to host dye molecular systems sensitive to certain substances. Then, we proposed and executed the direct integration of the host film, doped with active dye molecules directly on the active surface of photodetector devices to the detection of O2 and OD. The results obtained with these systems that integrate the detector and the active film showed the same level of performance than those of benchtop spectrometers. Finally, with these results, we designed and developed a colorimetric and fluorimetric portable system with an embedded acquisition board (myRIO-1900) from National Instruments, applied to the detection and classification of metal ions. Main focus is given to the application of the colorimeter which, along with the signal processing and pattern analysis using the Fisher discriminant method, allowed to obtain excellent results in the detection and classification of Pb2+, Cd2+, Zn2+, Cu2+, Fe3+ and Ni2+ ions, with the same level of performance related to those obtained from high spectral resolution benchtop spectrometers. The portable system developed in the present thesis suggests its application in environmental control in situ and in real time, so that it can be integrated in a network of sensors that may provide continuous data and receive commands from environmental monitoring control center; nevertheless, requiring for that the development of efficient algorithms in data mining process of the sensor network.

O monitoramento ambiental de forma contínua e em tempo real são desafios da realidade atual dos grandes centros urbanos, com a finalidade de prevenir desastres ambientais que possam pôr em perigo a saúde dos seres humanos e a existência de sistemas biológicos. Na presente tese foram propostos e desenvolvidos sistemas optoeletrônicos portáteis aplicados na detecção de O2, OD e íons de metais pesados, visando seu emprego no monitoramento de sistemas hidrológicos como mares, rios, lagos e lençóis freáticos. A definição final da estrutura do sistema portátil foi atingida após o desenvolvimento sistemático de diferentes ensaios experimentais. Primeiramente, foram estudadas e analisadas matrizes hospedeiras em estado sólido que fossem capazes de hospedar sistemas moleculares corantes sensíveis a certas substâncias específicas. A seguir, foi proposta e executada a integração direta dos filmes hospedeiros, dopados com moléculas corantes ativas, diretamente na superfície ativa de dispositivos fotodetectores para detecção de O2 e OD. Os resultados obtidos com estes sistemas que integram o detector e o filme ativo mostraram o mesmo nível de desempenho aos espectrômetros de bancada. Finalmente, de posse destes resultados, foi projetado e desenvolvido um sistema colorimétrico e fluorimétrico portátil e embarcado em uma placa de aquisição (myRIO-1900) da National Instruments, aplicado na detecção e classificação de íons metálicos. Destaque principal é outorgado à aplicação do colorímetro que, juntamente com o processamento de sinais e análises de padrões, utilizando o método de discriminante de Fisher, permitiu obter resultados excelentes na detecção e classificação dos íons de Pb2+, Cd2+, Zn2+, Cu2+, Fe3+ e Ni2+, com os mesmos níveis de desempenho que os obtidos a partir de espectrômetros de bancada de elevada resolução espectral. O sistema portátil desenvolvido sugere sua aplicação no controle ambiental in situ e em tempo real, podendo ser integrado em uma rede de sensores que possam fornecer dados de maneira contínua e receber comandos de centros de controle de monitoramento ambiental. No entanto, seria necessária a formulação de algoritmos eficientes no processo de mineração de dados da rede de sensores. / The continuous and in real time environmental monitoring are challenges of the current days of large urban centers, with the aim of preventing environmental disasters that could endanger human health and the existence of biological systems. In this thesis we have proposed and developed portable optoelectronic systems applied to the detection of O2, OD and heavy metal ions, aiming its use in monitoring hydrological systems such as oceans, rivers, lakes and groundwater. The final definition of the portable system structure was achieved after the systematic development of different experimental assays. First, host matrices were studied and analyzed in solid state which were able to host dye molecular systems sensitive to certain substances. Then, we proposed and executed the direct integration of the host film, doped with active dye molecules directly on the active surface of photodetector devices to the detection of O2 and OD. The results obtained with these systems that integrate the detector and the active film showed the same level of performance than those of benchtop spectrometers. Finally, with these results, we designed and developed a colorimetric and fluorimetric portable system with an embedded acquisition board (myRIO-1900) from National Instruments, applied to the detection and classification of metal ions. Main focus is given to the application of the colorimeter which, along with the signal processing and pattern analysis using the Fisher discriminant method, allowed to obtain excellent results in the detection and classification of Pb2+, Cd2+, Zn2+, Cu2+, Fe3+ and Ni2+ ions, with the same level of performance related to those obtained from high spectral resolution benchtop spectrometers. The portable system developed in the present thesis suggests its application in environmental control in situ and in real time, so that it can be integrated in a network of sensors that may provide continuous data and receive commands from environmental monitoring control center; nevertheless, requiring for that the development of efficient algorithms in data mining process of the sensor network.

Made available in DSpace on 2016-08-10T10:31:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CORACI DE PAULA.pdf: 1061738 bytes, checksum: 7cb8fb72afb31a762050eb17ad1c9925 (MD5) Previous issue date: 2009-09-30 / The present study aimed to evaluate the effect of eugenol on the lambaris survival (Astyanax sp) at different concentration and temperatures, contributing to transportations technics. Six hundred and twenty five fish with 4,28±2,75 g 6,62±1,18 cm were used. Eugenol concentrations of 7,5; 9,5; 11,5; 13,5 and 15,5 mg/L were tested at 05 replications. Each concentration was submitted to temperatures of 20, 22, 24, 26 and 28°C, totalizing 125 experimental units. Each unit received 05 fishes, wich were kept of 01 liter volume until the beginning of mortality, when the analyses of pH, ammonia, and dissolved oxygen started. The results obtained showed that the beginning of mortality, pH and ammonia were significantly influenced by the temperature and eugenol concentrations. The dissolved oxygen was influenced only by the eugenol concentration. Considering the temperature, it was registred that temperatures between 20 and 28°C caused mortality earlier than temperatures around 24°C. It was concluded that eugenol concentrations between 7,5 and 15,5 mg/L are appropriated for this specie. Besides, it was observed temperature of 24°C and eugenol concentrations in the range of 7,5 and 9,5 mg/L indicated to use in the transportation of lambari. / O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do eugenol na sobrevida de lambaris (Astyanax sp) em diferentes concentrações e temperaturas, visando aprimorar as técnicas de transporte. Foram utilizados 625 peixes com 4,28 ± 2,75 g 6,62 ± 1,18 cm, submetidos a concentrações de eugenol de 7,5; 9,5; 11,5; 13,5 e 15,5 mg/L sob diferentes temperaturas (20, 22, 24, 26 e 28°C), totalizando 25 tratamentos com 05 repetições cada. Assim foram utilizados 125 unidades experimentais de 1litro cada, onde os peixes permaneceram até se observar o início da mortalidade, momento em que encerrava o ensaio e procedia a análise do pH, oxigênio dissolvido, amônia da água e biometria dos peixes. Os resultados mostraram que a temperatura e o eugenol influenciaram no início da mortalidade, pH e amôna, no entando, o oxigênio dissolvido foi influenciado apenas pelas concentrações do eugenol. Temperaturas em torno de 20 e 28°C parecem acelerar a mortalidade dos peixes, comparando-se com temperaturas próximas a 24°C. Pode-se concluir que concentrações de eugenol de 7,5 a 15,5 mg/L são apropriadas para a espécie em questão. Paralelamente conclui-se que a temperatura de 24°C e concentração do eugenol na faixa de 7,5 a 9,5são as mais indicadas para o uso no transporte do lambari.

A presente proposta de estudo refere-se à identificação de modelo linear empírico para processo de transferência de oxigênio das bolhas de ar para o meio líquido, simulação para testes de controle e implementação de uma estratégia de controle em escala laboratorial em tempo real. Os ensaios de controle foram na unidade experimental (canal aberto) existente no laboratório de hidráulica ambiental o qual foi adaptado para aeração com sensores, atuadores, microcomputador, interface AD/DA. Foi testado o algoritmo de controle do tipo convencional PID (Proportional Integral Derivative control). Com os resultados obtidos da perturbação degrau na variável de entrada (alimentação do ar) foi possível identificar o sistema como um modelo de primeira ordem, suficiente para os propósitos de controle. Baseado na identificação, foi ajustado um controlador PID para implementação experimental. A principal contribuição desta pesquisa consistiu no emprego de uma estratégia de controle adequada na prática, ao processo de aeração. / The current study refers to the identification of an empirical linear model for the oxygen transfer process from air bubbles to liquid, control tests simulation and implementation of a control strategy at real time in laboratory scale. The control tests were carried out at the experimental unit (open channel) located at the environmental hydraulic laboratory which was adapted to aeration process with sensors, actuators, microcomputer, AD/DA interface. The classic PID (Proportional Integral Derivative control) algorithm was tested. With results from step response of input variable (air feeding) it was possible to identify the system as a first order model, enough for the control purposes. Based on the identification, a PID controller was adjusted for the experimental implementation. The main contribution of this work consisted of the employment of an appropriate control strategy to the aeration process in practice.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The dissolved oxygen is an important indicator that shows water quality variation in rivers, caused by the release/accumulation of organic matter. The determination of the reaeration coefficient is indispensable, due to the consumption of dissolved oxygen for the organic matter oxidation. The reaeration coefficient can be determined by empirical models or experimental methods. The experimental methods are generally expensive and slow. However, the Approximate Delta Method proposed by McBride and Chapra (2005) is an experimental method of easy application and low cost. This method is based on surface reaeration estimation, primary production, and respiration. Basically, it is estimated by means of daytime measurements of dissolved oxygen. The main gol was to analyze the application viability of the Approximate Delta Method to determine the reaeration coefficient in watershed. This study was carried out in five watersheds: Cancela-Tamandaí, Menino Deus II, Menino Deus IV, João Goulart and RSC 287. The reaeration coefficient is influenced by hydrodynamic characteristics of the rivers. Thus, the velocity, depth, and flow were monitored. It was determined the temperature of the water and the dissolved oxygen concentrations during the photoperiod, and it was estimated the organic load in the rivers. The application of the Approximate Delta Method was viable only in João Goulart and RSC 287 basins. The Cancela-Tamandaí basin does not presented an adequated dissolved oxygen profile. This was due to the high release of organic matter in the river. The Menino Deus II basin also presented unviability. This was due to the absence of an adequate dissolved oxygen profile. In the Menino Deus IV basin occurred overestimation of the coefficients, when was possible your estimation. In this basin, the minimum deficit in most of the dissolved oxygen profiles was before of the solar noon, avoided the application of the method. In João Goulart basin was viable the application of the method, but with some limitations: flows until 1.00 m3/s; there should be regular presence of organic load; and the time between the dissolved oxygen minimum deficit and the solar noon do not should be too low. The RSC 287 basin was viable in your normal hydrodynamic characteristics. The method was not viable with flow higher than 3.64 m3/s, and in the agriculture irrigation season. Finally, the Approximate Delta Method presented unviability in some conditions: flow greater than 1.00 m3/s for João Goulart basin, and then 3.64 m3/s in the RSC 287 basin; rivers with organic content very low or very high; low time between the dissolved oxygen minimum deficit and solar noon; low temperatures; and rivers with captation of the water. In the João Goulart basin, it was calculated the Pearson correlation coefficient between reaeration coefficient and the others variables. It was found significant correlation of the reaeration coefficient with the flow, depth, and velocity. However, the Approximate Delta Method showed experimentally to be easy to use and low cost. However, with a variety of limitations in its application, making it unviability to certain conditions. / O oxigênio dissolvido é um indicador importante que demonstra alterações da qualidade da água em rios, provocadas pelo lançamento/acúmulo de matéria orgânica. A determinação do coeficiente de reaeração torna-se indispensável, devido ao consumo de oxigênio dissolvido na oxidação da matéria orgânica. O coeficiente de reaeração pode ser determinado por modelos de natureza empírica ou métodos experimentais. Os métodos experimentais geralmente são caros e demorados. Porém, o Método Delta Aproximado proposto por McBride e Chapra (2005) é um método experimental de fácil aplicação e baixo custo. O método se baseia na estimativa de reaeração superficial, produção primária e respiração, basicamente por meio de medições diurnas do oxigênio dissolvido. O objetivo principal desse estudo foi analisar a viabilidade de aplicação do Método Delta Aproximado para determinar o coeficiente de reaeração em bacias hidrográficas. O estudo foi realizado em cinco bacias hidrográficas: Cancela-Tamandaí, Menino Deus II, Menino Deus IV, João Goulart e RSC 287. O coeficiente de reaeração é influenciado pelas características hidrodinâmicas dos rios. Assim, nas campanhas foram determinadas a velocidade, profundidade e vazão. Determinou-se a temperatura da água, as concentrações de oxigênio dissolvido, durante o fotoperíodo, e estimou-se a carga orgânica nos rios. Neste estudo a aplicação do Método Delta Aproximado foi viável apenas nas bacias João Goulart e RSC 287. A bacia Cancela-Tamandaí não apresentou um perfil de oxigênio dissolvido adequado, devido ao elevado lançamento de matéria orgânica no rio. A bacia Menino Deus II também apresentou inviabilidade, devido à ausência de um perfil de oxigênio dissolvido adequado. A bacia Menino Deus IV apresentou superestimação dos valores do coeficiente, e em grande parte das campanhas o mínimo déficit de oxigênio dissolvido ocorreu antes do meio-dia solar, impossibilitando a aplicação do método. Na bacia João Goulart foi viável a aplicação do método, porém com as seguintes limitações: viável em vazões de até 1,00 m3/s; deve haver presença regular de carga orgânica; o tempo entre o mínimo déficit de oxigênio dissolvido e o meio-dia solar não deve ser muito baixo. A bacia RSC 287 apresentou-se viável quanto à aplicação do método em suas características normais, no entanto nas campanhas com vazões maiores que 3,64 m3/s, e com presença de captação de água para irrigação o método não foi viável. Enfim, o Método Delta Aproximado apresentou inviabilidade nas seguintes condições: vazão maior que 1,00 m3/s para a bacia João Goulart e maior que 3,64 m3/s na bacia RSC 287; rios com teor de matéria orgânica muito alto ou muito baixo; baixo tempo entre o mínimo déficit de oxigênio dissolvido e o meio-dia solar; temperaturas baixas; e rios com captação de água. Na bacia João Goulart, onde o método pôde ser aplicado, foi feito correlação de Pearson com o coeficiente e as variáveis analisadas. Verificou-se correlação positiva significativa do coeficiente com a vazão, profundidade e velocidade. Contudo, o Método Delta Aproximado demonstrou experimentalmente ser de fácil aplicação e baixo custo. Porém, com uma diversidade de limitações em sua aplicação, tornando-o inviável em determinadas condições.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The use of the coefficient of reaeration and quantification of atmospheric reaeration templates for use in process water quality and can be determined by various methods or determined experimentally using formulas that describe the behavior of flow through its hydraulic system. The Approximate Delta method is a experimental method of the simple application. Mathematical models of water quality are instruments developed to assist in problem solving, however their use depends on experimental results. This research aimed to evaluate the importance of experimental determination of kinetic parameters, surface reaeration coefficient K2, in modeling of water quality of the river Vacacaí Mirim. To calculate the coefficient of reaeration, Delta Approximate method, used in the experiments, it was shown a technique to obtain easy field data, simple calculations and experimental apparatus with a low cost. However, this method has limitations in the calculation in places with sewage dumps, as was observed in the data obtained from monitoring points 1 and 2. In these places, in urban areas, there is the discharge of untreated wastewater into the river Vacacaí Mirim modifying the values of dissolved oxygen and causing a wobble in her bow. In monitoring point 3, where there is no presence of inflow of sewage into the river, the Delta Approximate method showed very favorable and consistent results. Obtaining the coefficient of reaeration through calculations of equations proposed in the literature and by the model QUAL2E exhibited large variations in their responses, confirming the claim limitation of using them for obtaining K2, being restricted to using these equations where been developed. When comparing data reaeration coefficient between the experimental methodology by Delta Approximate method and the responses of the equations, it was found that the proposed Formentini (2010) resulted in good fits to the observed data. The information collected experimentally were used as input data in QUAL2E model for simulation of dissolved oxygen in the river Vacacaí Mirim. The QUAL2E model has proved to be an effective tool for obtaining OD in rivers. / O uso do coeficiente de reaeração é na quantificação do processo de reaeração atmosférica para utilização em modelos de qualidade da água e pode ser determinado através de diversos métodos de determinação experimental ou através de fórmulas que descrevem o comportamento do escoamento através de seu regime hidráulico. O método Delta Aproximado é um método experimental de simples aplicação. Os modelos matemáticos de qualidade da água são instrumentos desenvolvidos para auxiliar na solução de problemas, no entanto a sua utilização depende de resultados experimentais. Esta pesquisa objetivou-se avaliar a importância da determinação experimental do parâmetro cinético, coeficiente de reaeração superficial K2, na modelagem da qualidade da água do rio Vacacaí Mirim. Para o cálculo do coeficiente de reaeração, o método Delta Aproximado, usado nos experimentos, demonstrou-se uma técnica de fácil obtenção de dados a campo, de cálculos simples e com um aparato experimental de baixo custo. Porém, esse método possui limitação no cálculo em locais com despejos de esgoto, como foi observada nos dados obtidos dos pontos de monitoramento 1 e 2. Nesses locais, em áreas urbanas, nota-se o despejo de esgoto no rio Vacacaí Mirim modificando os valores de oxigênio dissolvido e provocando uma oscilação em sua curva. No ponto de monitoramento 3, onde não há presença de aporte de esgoto no rio, o método Delta Aproximado apresentou resultados bastante favoráveis e uniformes. A obtenção do coeficiente de reaeração através dos cálculos de equações propostas na literatura e pelo próprio modelo QUAL2E, apresentou grandes variações em suas respostas, confirmando a afirmativa de limitação do uso das mesmas para obtenção do K2, sendo essas equações restringidas ao uso onde foram desenvolvidas. Na comparação de dados de coeficiente de reaeração entre a metodologia experimental através do método Delta Aproximado e as respostas das equações, verificou-se que a proposta de Formentini (2010) resultou em bons ajustes com os dados observados. As informações coletadas experimentalmente foram usadas como dados de entrada no modelo QUAL2E para simulação do oxigênio dissolvido no rio Vacacaí Mirim. O modelo QUAL2E demonstrou-se uma ferramenta eficaz para obtenção do OD em rios.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:09:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2928443 bytes, checksum: 37e82db316e259923fdc5e5e21f98116 (MD5) Previous issue date: 2011-08-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The water is usually classified as a renewable natural resource in quantity but not quality. The quality and quantity of it, will depend on how the man uses, but it is known that the man often uses this resource in an inappropriate way, causing often irreversible damage. The Tambay river is located in the city of Bayeux, state of Paraiba - Brazil, used in some places as municipal boundary between the towns of Bayeux and Santa Rita, with its river mouth located in the town of Bayeux in Paroeiras river and its source in the same town in the district of Alto da Boa Vista. This river has a length of approximately 3.51 km from the mouth to the source. Nearby its mouth river there is the dam of Santo Amaro, which years ago had breached its spillway and now appear as two distinct bodies of water. Water pollution originates from various sources, among which stand out domestic effluent, industrial effluents, the urban and agricultural runoff surface and is therefore associated with the use type and land occupation. It was observed that the population living around the basin using the river water for different uses such as irrigation, watering the animals, eviction of effluents, solid waste disposal, recreation, among others. To perform the research, some parameters were analyzed: pH, turbidity, color, total dissolved solids, nitrite, nitrate, dissolved oxygen, biochemical oxygen demand and thermotolerant coliform. The results of this analysis were compared with the values allowed by the CONAMA Resolution number 357/2005, to Class II river. It is observed that the parameters nitrite, nitrate, dissolved oxygen, biochemical oxygen demand, thermotolerant coliform, behaved mostly above those permitted by the above resolution. Organic pollution of a watercourse can be evaluated by the decrease in dissolved oxygen concentration and / or the concentration of organic matter in terms of concentration of oxygen needed to oxidize it. Dissolved oxygen (DO), biochemical oxygen demand (BOD) and thermotolerants coliforms were used as parameters to evaluate the self-purification of Tambay river. Evaluations were made of organic pollution profile through water sampling conducted over a period of one year and five months and were identified the areas of self-purification, over the course of the river, where it was possible to correlate DO with the BOD, but according with the results, Tambay river is in poor condition, silted, very polluted and unable to self-purify. / A água é comumente classificada como um recurso natural renovável em quantidade, mas não em qualidade. Tanto a qualidade quanto a quantidade da mesma vão depender da forma que o homem a usa, embora seja sabido que o homem utiliza muito esse recurso de forma inadequada, causando danos muitas vezes irreversíveis. O Rio Tambay está localizado no município de Bayeux, Estado da Paraíba - Brasil, servindo em alguns pontos como limite intermunicipal entre os municípios de Bayeux e Santa Rita, tendo a sua foz localizada na cidade de Bayeux no Rio Paroeiras e a sua nascente no mesmo município, no bairro Alto da Boa Vista. O referido rio tem extensão de aproximadamente 3,51 km da nascente à foz. Este trabalho tem como objetivo geral avaliar o processo de autodepuração do Rio Tambay na cidade de Bayeux Paraíba/Brasil, utilizando-se como parâmetros de qualidade da água o oxigênio dissolvido (OD) e a demanda bioquímica de oxigênio (DBO5). Nas proximidades da nascente existe o Açude Santo Amaro, que há alguns anos teve seu vertedouro rompido e, atualmente, apresentam-se como dois corpos d água distintos. A poluição das águas origina-se de várias fontes, dentre as quais se destacam os efluentes domésticos, os efluentes industriais, o deflúvio superficial urbano e agrícola estando, portanto, associada ao tipo de uso e ocupação do solo. Observou-se que a população residente na bacia utiliza a água do rio para os mais diversos usos, tais como: irrigação, dessedentação de animais, despejos de efluentes, descarte de resíduos sólidos, lazer, dentre outros. Para realização da pesquisa alguns parâmetros foram analisados: pH, turbidez, cor, sólidos totais dissolvidos, nitrito, nitrato, oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio e coliformes termotolerantes. Os parâmetros OD, DBO5 e coliformes foram utilizados para avaliar e identificar as zonas de autodepuração do rio em estudo. Para tanto foram construídos perfis sanitários ao longo do curso do rio, contudo foi possível correlacionar os parâmetros citados. Os resultados obtidos dessas análises foram comparados com os valores máximos permitidos pela Resolução no 357/2005 do Conselho Nacional de Meio Ambiente - CONAMA, para Rio de Águas Doce - Classe II, na qual está inserido o rio Tambay. Observa-se que os parâmetros nitrito, nitrato, oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio, coliformes termotolerantes, se comportaram na maioria das vezes acima do valor permitido pela Resolução supracitada. A poluição orgânica de um curso d água pode ser avaliada pelo decréscimo da concentração de oxigênio dissolvido e/ou pela concentração de matéria orgânica em termos de concentração de oxigênio necessário para oxidá-la. O oxigênio dissolvido (OD), a demanda bioquímica do oxigênio (DBO5) e os coliformes termotolerantes foram utilizados como parâmetros para avaliar a autodepuração do Rio Tambay. Foram feitas avaliações do perfil de poluição orgânica através de coletas de água realizada num período de um ano e cinco meses e foram identificadas as zonas de autodepuração, ao longo do curso do rio, onde foi possível correlacionar o OD com a DBO5. De acordo com os resultados obtidos o Rio Tambay encontra-se em péssimo estado, assoreado, bastante poluído e sem condições de se autodepurar.

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