Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2012-10-22T18:07:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 232888.pdf: 9017232 bytes, checksum: 85e6a9e825358195d48f397d81eec675 (MD5) / O emprego da tecnologia da filtração direta descendente não é recomendado para o tratamento de água proveniente de manancial com elevada densidade de cianobactérias. A sua aplicação poderia ser considerada apenas depois de um pré-tratamento da água. A ozonização é apresentada na literatura técnica especializada como capaz de promover uma remoção eficiente de cianobactérias. Contudo, a aplicação da ozonização antes da remoção das células de cianobactérias potencialmente tóxicas exige cautela, pois pode promover lise das células e, conseqüetemente, liberação de toxinas para a água. O presente trabalho investiga a ozonização como método alternativo de pré ou pós-tratamento para a filtração direta descendente na remoção de cianobactérias e saxitoxinas. A investigação experimental foi conduzida num sistema piloto construído numa estação de tratamento de água em Florianópolis, cujo manancial, a Lagoa do Peri, apresenta elevada densidade da espécie Cylindrospermopsis raciborskii. A concentração deste microrganismo durante todo o período desta pesquisa, variou entre 7,06x105 e 1,28x106 células/mL. Os experimentos foram agrupados em três fases. A fase 1 investigou somente a pré-ozonização em relação à duração das carreiras de filtração e à qualidade da água produzida. A dosagem de ozônio empregada foi de 1,0mgO3/L e o tempo de contato de 2,3 minutos. A ozonização foi investigada nas fases experimentais 2 e 3 como pré ou pós-tratamento à filtração direta descendente. As análises de qualidade da água nestas fases avaliaram a concentração de cianobactérias e saxitoxinas. Na fase 2 a pré-ozonização foi realizada com a dosagem de 2,0mgO3/L e o tempo de contato de 2,2 minutos, e a pós-ozonização com 1,0mgO3/L e 2,2 minutos. Na fase 3 a pré-ozonização foi realizada com a dosagem de 4,5mgO3/L e um tempo de contato de 5,0 minutos, e a pós-ozonização com 6,0mgO3/L e 5,5 minutos.O método de análise das saxitoxinas foi a cromatografia líquida de alta eficiência com derivatização pós-coluna e detecção por fluorescência. Os resultados demonstraram que a pré-ozonização reduziu a dosagem de coagulante em até 56%, e prolongou o tempo das carreiras de filtração em até 52%. Em relação à remoção de cianobactérias, o melhor desempenho foi obtido com a ozonização empregada como pré-tratamento. A taxa média de remoção de cianobactérias na pré-ozonização seguida de filtração direta descendente foi de 99,6%. Apesar da aparente eficiência, a densidade de cianobactérias na água filtrada, cerca de 4,4x103 células/mL, é considerada alta. A concentração de saxitoxinas presente na água da Lagoa do Peri esteve sempre muito baixa durante as investigações experimentais, em torno de 3,2 g/L eq. STX/L. Este fato contribuiu para que as concentrações na água tratada se aproximassem do limite de detecção do método de análise, o que prejudicou a avaliação da eficácia da pré e da pós-ozonização. Mesmo assim, pôde-se concluir que a pré-ozonização em composição com a filtração direta descendente foi mais eficiente na remoção de saxitoxinas. A concentração média de saxitoxinas na água produzida através desta composição foi de 0,02 g/L eq. STX/L. Apesar de inferior ao valor máximo permitido no padrão de potabilidade brasileiro, a concentração de saxitoxinas na água tratada não pode ser subestimada, uma vez que ainda não se conhecem as conseqüências de sua ingestão a longo prazo em baixas concentrações.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T21:04:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 313697.pdf: 13006715 bytes, checksum: cb23838d108bfbbbc08c8f79c8140758 (MD5) / O aumento na incidência de florações de cianobactérias potencialmente tóxicas em mananciais de abastecimento tem se tornado uma preocupação em nível mundial. A pré-ozonização, embora seja um processo eficiente, tem como problemática a tendência à lise celular com a liberação dos constituintes internos à célula. Entretanto, existem ainda limitadas informações sobre o nível de lise ou mudanças nas propriedades da célula após a ozonização, a liberação e oxidação de toxinas e outros compostos; e a contribuição das cianobactérias na formação de subprodutos da desinfecção. Este estudo investigou o mecanismo de ação do ozônio em células de Microcystis aeruginosa e Anabaena flos-aquae cultivadas em laboratório, em termos de viabilidade celular e alterações nas propriedades das células; liberação de compostos intracelulares; estudo cinético de degradação da toxina intracelular; e a potencialidade de formação de subprodutos da desinfecção. Avaliações semelhantes foram realizadas para amostra de água superficial em reservatório de água com floração de diferentes gêneros de cianobactérias. Diferentes doses de ozônio (0,5, 2 e 4 mgO3·L-1), densidade de células (2,5x105 e 1,5x106 cel·mL-1) e pH (6 e 8) foram utilizados neste estudo. Os resultados obtidos indicaram uma rápida e completa perda de viabilidade celular para ambas as espécies após exposição ao ozônio (valor CT - concentração x tempo) ? 0,2 mg·min/L, embora não significativa redução no número de células tenha sido observada. O aumento da concentração de carbono orgânico extracelular foi observado para ambas as espécies, tendo-se obtido maiores concentrações para A. flos-aquae e em pH 8. O aumento na formação de trihalometanos (THM) e ácidos haloacéticos (HAA) após a ozonização foi igualmente verificado, principalmente para A. flos-aquae em pH 8 (cerca de 174% e 65% para THM e HAA, respectivamente). Como era esperado, as concentrações de THM e HAA formados aumentaram nas análises com água natural. A capacidade de degradação de microcistina intracelular pelo ozônio foi verificada, tendo-se uma degradação mais lenta em pH 8, o que sugere que a microcistina é mais reativa com o ozônio molecular, presente em maior quantidade em pH 6. Embora a pré-ozonização de cianobactérias aumente a probabilidade de formação de subprodutos, a efetividade do oxidante na degradação de toxinas torna esse processo atrativo, considerando-se a ausência de toxinas no final do sistema de tratamento.<br> / Abstract : The increased incidence of potentially toxic cyanobacterial blooms in water systems has become a worldwide concern. Pre-ozonation, although being an efficient process, has a problematic tendency to cell lysis with the release of the internal cell constituents. However, there is limited amount of information about the level of lysis or changes in the cell properties after ozonation, release and oxidation of toxins, and the contribution of cyanobacteria to the formation of disinfection by-products (DBPs). This study investigated the mechanism of action of ozone on M. aeruginosa and A. flos-aquae cells, grown in laboratory, in terms of cell viability and changes in the properties of the cells, release of intracellular compounds; kinetics of intracellular toxin degradation; and the DBPs formation. Similar assays were performed with of surface water sample, with an extent bloom of different cyanobacterial genders. Different doses of ozone (0.5, 2 and 4 mgO3·L-1), cell densities (250,000 and 1,500,000 cel·mL-1), and pH (6 and 8) were used in this evaluation. The results indicated a quick and complete loss of viability for both CB species after exposure (CT value - concentration x time) to ozone ? 0.2 mg·min/L, although no significant decrease in total organism number was observed. Increasing the concentration of extracellular dissolved organic carbon (DOC) was observed for both species, with higher concentrations for A. flos-aquae at pH 8. The increase in trihalomethanes (THM) and haloacetic acids (HAA) formation after ozonation was also observed, especially for A. flos-aquae at pH 8 (about 174% and 65% for THM and HAA, respectively). As expected, the concentrations of THM and HAA were higher on the analysis of natural water samples. The ability of intracellular microcystin degradation by ozone was observed, with slower degradation at pH 8, suggesting that microcystin is more reactive with molecular ozone specie, in higher concentration at pH 6. Although pre-ozonation of cyanobacteria increases the probability of by-product formation, the effectiveness of this oxidant agent in the degradation of toxins turns this process attractive, considering the absence of toxins at the end of the treatment.

[pt] O aumento da população mundial e a demanda crescente de alimentos têm motivado o uso de grandes quantidades de pesticidas nas plantações para prevenir e combater pragas e assegurar maior produtividade. Por outro lado, preocupações sobre os impactos potenciais dos pesticidas na saúde humana têm estado presentes, já que o uso extensivo dessas substâncias leva a sua presença, juntamente com seus metabólitos, nos corpos d´água naturais. A atrazina é um herbicida de uso extensivo na agricultura brasileira, principalmente em culturas de milho, cana-de-açúcar e sorgo, frequentemente encontrado nas águas subterrâneas em muitos países, e foi selecionado para estudo. Neste trabalho, o processo de oxidação pelo ozônio foi utilizado para degradar a atrazina em solução aquosa. Foram estudados os aspectos cinéticos da reação e a eficiência da transferência de ozônio da fase gasosa para a fase líquida. Foi comprovado que a vazão de alimentação de oxigênio é um fator de significativa importância para a transferência de ozônio da fase gasosa para a fase líquida, assim como a agitação do sistema, sendo este último em menor proporção que o primeiro. A ozonização da atrazina foi estudada sob diferentes condições de pH e em presença de capturador de radical hidroxila. O processo desenvolve-se principalmente através de reação radicalar, mesmo em meio reacional ácido. A constante cinética da reação direta entre o ozônio e a atrazina foi 26,40 M(-1) s(-1). Após 10 minutos de ozonização da atrazina, a degradação do herbicida mostrou-se mais eficiente com valor de pH do meio reacional 10,3 que em valores de pH 6,3 e 2,8. / [en] The increase in world population and increasing demand for food has driven the use of large quantities of pesticides on crops to prevent and combat pests and ensure greater productivity. Moreover, concerns about potential impacts of pesticides on human health have been present since the extensive use of these substances leads to its presence, together with its metabolites in natural water bodies. Atrazine is a herbicide for used in the extensive Brazilian agriculture, especially in crops oz maize, sugar-cane and sorghum, often found in groundwater in many countries, and was selected for study. In this work, the oxidation process by ozone was used to degrade atrazine in aqueous solution. Kinetics aspects were studied for the degradation reaction and the efficiency of mass transfer of ozone from the gas phase to the liquid phase. It was verify that the flow of oxygen supply is a factor of significant importance for the mass transfer of ozone from the gas phase to liquid phase and the agitation of the system, the latter being lower in the first. The ozonation of atrazine was studied under different conditions of pH and presence of capturing hydroxyl radical. The process takes place mainly through radical reaction, ever in the acid reaction medium. The kinetic constant of direct reaction between ozone and atrazine was calculated 26.40 M(-1) s(-1). After 10 minutes of ozonation of atrazine, a degradation of the herbicide was more effective with pH of the reaction medium at pH 10.3 to 6.3 and 2.8.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-24T08:53:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262207.pdf: 2142909 bytes, checksum: c0a025d4196740fa3383604901542356 (MD5) / A contaminação das águas pela indústria petroquímica, que gera contaminantes de alta toxicidade, como os fenóis, desperta interesse em relação ao seu tratamento. O ozônio é uma alternativa para o tratamento de efluentes, mostrando-se eficaz na descontaminação ambiental, reduzindo a DQO e degradando os fenóis. A adsorção também tem se mostrado muito eficiente na remoção de fenóis da água; por isso, a combinação dos processos de ozonização e adsorção, de forma seqüencial e simultânea, pode aumentar ainda mais a eficiência de degradação-remoção do fenol, bem como diminuir custos de tratamento. Este trabalho objetivou investigar a eficiência de remoção de compostos fenólicos presentes em efluentes petroquímicos sintéticos, mediante ao uso de processos combinados de oxidação, utilizando ozônio como agente oxidante, e adsorção com carvão ativado. O sistema de ozonização foi constituído de um gerador de ozônio, uma coluna de transferência de ozônio com difusores porosos, um rotâmetro para gás e cilindro de gás oxigênio; um carvão ativado derivado de cascas de coco foi utilizado como adsorvente. Verificou-se que, em pHs ácidos, o ozônio apresenta maior estabilidade. No processo de ozonização, a degradação de fenol foi mais rápida em meio alcalino (pH=10), onde em 15 min de tratamento 99,7% do fenol foi consumido e a remoção de DQO foi de 87,8% em 30 min. O maior percentual de adsorção de fenol ocorre num período de 4 horas, sendo o modelo cinético de Pseudo 2ª ordem o que melhor se ajustou aos dados experimentais . Pela curva de Breakthrough o tempo de ruptura obtido foi de 19,55 horas, com q = 61,04 mg.g-1. No tratamento seqüencial pode-se concluir que a combinação que apresenta maior eficiência na degradação-remoção do fenol e DQO é para o efluente em pH 10, pré-tratado com ozônio durante 3 min, seguido do processo de adsorção por 3 horas. A combinação dos processos de ozonização e adsorção de forma simultânea mostrou-se muito eficiente, pois se observou que, para alcançar o limite permitido de concentração de fenol para descarte de efluentes, segundo resolução 397/08 do CONAMA, foram necessárias 17 horas. The water contamination by the petrochemical pollutants with high toxicity, such as phenols, is a subject of interest of several researchers. The ozone is an alternative for the effluents treatment, being effective in environmental decontamination, reducing the COD and degrading the phenols. The adsorption has also been very efficient in the removal of phenols from water; so the combination of ozonation and adsorption processes of simultaneous and sequential manner, may further increase the efficiency of phenol degradation-removal, and reduce costs of treatment. This study aimed to investigate the efficiency of removal of phenolic compounds in synthetic petrochemical effluent through oxidation processes using ozone as oxidizing agent and adsorption with activated carbon. The ozonation system consisted of an ozone generator, a column for ozone transfer with porous diffusers, a flowmeter for gas and oxygen gas cylinder; an activated carbon derived from coconut shells was used as adsorbent. It was found that at acidic pH, the ozone stability has increased. In the process of ozonation, the degradation of phenol was faster in alkaline (pH = 10), where in 15 minutes of treatment 99.7% of phenol was consumed and the removal of COD was of 87.8% in 30 min. The largest percentage of adsorption of phenol occurs in a time of 4 hours and the kinetic model that best fits the experimental data was the Pseudo 2nd order. The curve of Breakthrough pointed to a time of rupture of 19,55 hours with a q = 61,04 mg.g-1. In the sequential treatment it can be concluded that the combination shows great efficiency in degradation-removal of phenol and COD in an effluent pH 10 with pre-treated with ozone for 3 min, then followed for a process of adsorption for at least 3 hours. The combination of ozonation and adsorption processes at the same time was very efficient, since it was observed that to achieve the maximum permissible concentration of phenol for disposal of effluents, according to resolution 397/08 CONAMA, it was necessary 17 hours.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2012-10-21T17:02:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 204387.pdf: 4040158 bytes, checksum: cc520a9681998ebaa78f639e2529be29 (MD5) / Um sério problema enfrentado por ETAs com filtração direta descendente é a presença de fitoplâncton, que, dependendo da espécie e do número de indivíduos, pode causar sérios problemas operacionais e comprometer a qualidade da água produzida. A pré-cloração é uma

[pt] A utilização de pesticidas na agricultura é uma prática utilizada para o controle de pragas, doenças, plantas daninhas, etc. Com esta prática atingem-se altos índices de produtividade desta forma atende-se à demanda crescente de alimentos. Alguns dos pesticidas aplicados podem apresentar propriedades físico-químicas prejudiciais, seja ao ambiente, seja aos demais seres vivos, incluindo o homem. O uso extensivo dos pesticidas leva à sua presença, juntamente com seus metabólicos, nos corpos d’água naturais. O herbicida Paraquat foi objeto de estudo nesta dissertação devido à sua grande utilização na agricultura, observando-se um processo de contaminação nas águas subterrâneas. A necessidade do desenvolvimento de novos processos de tratamento de efluentes que garantam o efetivo tratamento destas substâncias se mostra emergencial, reduzindo assim os níveis de contaminação dos recursos naturais. Neste contexto o ozônio apresenta-se como potencial agente oxidante para a degradação do Paraquat. Este trabalho aborda a cinética do processo de ozonização do pesticida Paraquat, a transferência de massa do ozônio de fase gasosa para a fase líquida, o análise da influência da concentração do ozônio dissolvido, pH, vazão volumétrica do oxigênio e a velocidade rotacional do agitador. Foi comprovado que a vazão de gás foi o fator que mais afetou a transferência de massa do ozônio. Quanto menor a vazão de gás, maior a concentração de ozônio na fase líquida. / [en] Pesticides are used in agriculture to control pests, plant diseases, weeds, etc. Thus, it is possible to achieve high productivity and to meet the growing demand for food. Some of the pesticides applied may have dangerous physical and chemical properties, either to the environment, or to other living beings, including man. The extensive use of pesticides, together with their metabolites leads to its presence in natural water bodies. The Paraquat herbicide was the object of study in this work because of its wide use in agriculture, observing a process of groundwater pollution. So, there is still a need for develop of new processes for wastewater treatment to ensure the effective treatment of these, thus reducing the levels of contamination of natural resources. Against this background, the ozonation itself presents as the best oxidant agent for the degradation of Paraquat. This work shows the kinetics model, the mass transfer of ozone from gas phase to liquid phase and modeling of the ozonation process; also the analysis of the influence of the concentration of dissolved ozone, pH, flow rate of oxygen and stirred. It was proven that the gas flow rate was the factor which affected the mass transfer of ozone. Then to lower rate of gas, ozone concentrations become higher of in the liquid phase.