Modelos hidrológicos e de qualidade de água vêm sendo desenvolvidos para avaliar a poluição causada por fontes de origem difusa, em bacias hidrográficas agrícolas. Com esse objetivo, o modelo SWAT (Soil and Water Assessment Tool) foi aplicado para simular o escoamento e a produção de sedimentos produzidos pela microbacia hidrográfica do Ribeirão dos Marins, afluente do rio Piracicaba, SP, no biênio 1999/2000. A aplicação do modelo requer a entrada dos dados na forma espacializada. A manipulação desses dados foi feita com o auxílio de um Sistema de Informações Geográficas (SIG) e uma interface entre o modelo e o SIG que, automaticamente, subdivide a bacia em sub-bacias a partir do Modelo Numérico do Terreno (MNT) e, então, extrai os dados de entrada relacionados para cada sub-bacia dos outros Planos de Informação (PI’s), uso da terra e solos, associados a um extenso banco de dados. Posteriormente, os resultados finais da simulação são apresentados no formato de mapas, gráficos e tabelas. Os resultados obtidos da simulação, médias mensais do escoamento e a produção de sedimentos, foramcomparados aos dados observados em um posto hidrossedimentométrico localizado no terço superior da microbacia, utilizando o Coeficiente de Eficiência de Nash e Sutcliffe (COE) e o desvio dos dados simulados em relação aos observados (Dv). Foi feita uma calibração de alguns parâmetros físico-hídricos do solo e físico das sub-bacias, para as duas variáveis simuladas. Dois cenários alternativos de uso da terra foram simulados. No primeiro, o uso atual foi mantido, mas considerou-se uma faixa de mata ciliar de 30m em toda a extensão dos cursos d’água e de 50m ao redor das nascentes, de acordo com o Código Florestal. No segundo cenário, como as pastagens ocupam as encostas mais íngremes, com alto potencial erosivo, as áreas ocupadas por pastagem foram substituídas por vegetação florestal. As simulações dos dois cenários foram comparadas com as condições do cenário atual em termos de redução da produção de sedimentos. Os resultados obtidos para o escoamento simulado foram de 0,92 e –0,7% para o COE e o Dv, respectivamente, após a calibração. Na simulação da produção de sedimentos pelo modelo, após a calibração, o COE obtido foi de 0,83 e o Dv de –3,2%. Os cenários produziram diferentes padrões espaciais da produção de sedimentos. Uma redução de 84,4% na produção de sedimentos foi obtida com a substituição da pastagem por vegetação nativa (cenário 2). No cenário 1, a redução foi de 10,8%. Esses resultados evidenciam a necessidade de se tratar a paisagem em bacias hidrográficas de uma forma global, identificando as "áreas ambientalmente sensíveis", onde são necessárias práticas de controle dos processos erosivos e não somente com a proteção dispensada aos cursos d’água por meio da mata ciliar. / Hydrological and water quality models have been developed to evaluate the nonpoint source pollution in agricultural watershed. With this objective, SWAT (Soil and Water Assessment Tool) model was applied to simulate the streamflow and sediment yield in Ribeirão dos Marins watershed, on the Piracicaba river basin, Brazil, for the period 1999/2000. The application of the model requires the input data in spatial format. The manipulation of these data was made with an interface between the model and the Geographic Information System (GIS) that, automatically, subdivides the basin in subbasins, from the Digital Terrain Model (DTM) and extracts the input data for each subbasin from the land use and soil layers. Later, the results of the simulation are presented in the format of maps, graphs and tables. The results of the simulation, monthly averages of the streamflow and the sediment yield, were compared to the observed data in a gauge station located in Ribeirão dos Marins watershed, using the Nash Sutcliffe Coefficient (COE) and the deviation of the simulated data in relation to the observed data (Dv). A calibration of some physical-hydrological parameters of soil and physical of the subbasins was made for the two variables simulated. Two alternative scenarios of land use have been simulated. In the first, the current land use was kept, with a riparian buffer of 30m along of the drainage network and of 50m around the springs, in accordance with the Forest Code. In the second scenario, as the pastures occupy the steepest hillsides, with high erosive potential, pastures were changed by native forest. The simulations of the two scenarios were compared to the current scenario, regarding the reduction of sediment yield. The results of the simulated streamflow were of 0,92 and –0,7% for the COE and the Dv, respectively, after the calibration. In the simulation of the sediment yield, after the calibration, the COE was 0,83 and Dv was –3,2%. The scenarios produced different spatial patterns of the sediment yield. The reduction in sediment yield of 84,4% was obtained with the substitution of the pasture by native vegetation (scenario 2). In scenario 1, the reduction was of 10,8%. These results show that is necessity to manage watershed considering the whole landscape aspects, identifying environmentally sensitive areas, mainly in relation to erosion, instead of protecting only riparian areas.

Uma das abordagens para minimizar o volume de captação de água potável e o descarte de efluentes é o reuso da água dentro da unidade industrial através de técnicas avançadas de tratamento como o sistema de osmose reversa, porém esse sistema exige um afluente com uma baixa quantidade de sólidos, além de outros requisitos. A água residuária utilizada nesse estudo é proveniente de uma empresa do ramo metal-mecânico que utiliza processos de coagulação-floculação-sedimentação como forma de remover os sólidos antes de um sistema de osmose reversa. A proposta deste trabalho foi avaliar três diferentes coagulantes (aluminato de sódio, cloreto férrico e uma mistura de dois coagulantes comerciais, Procytrat 100A e Procytrat 300) em processos de coagulação-floculação e separação de sólidos da fase líquida por sedimentação e flotação por ar dissolvido e também comparar os custos aproximados dos processos envolvidos. Foram realizados ensaios em testes de jarros e flotateste e com os dados obtidos construíram-se diagramas de coagulação-floculação e escolhidas as regiões de maior remoção de sólidos. Através das regiões escolhidas, foram feitas as comparações de eficiência de remoção e custos para cada coagulante estudado. Verificou-se que os diagramas de coagulação-floculação-sedimentação foram os que apresentaram as regiões de maior área com turbidez remanescente menor que 2%, principalmente para os coagulantes cloreto férrico e a mistura Procytrat 100A + Procytrat 300, chegando a alcançar valores próximos a 0,5%. A opção mais econômica foi alcançada com custo de cloreto férrico, na dosagem de 200 mg/L, pH igual a 8,3 e turbidez remanescente igual a 0,6%, de R$0,47/\'M POT.3\' de água tratada. Os diagramas de coagulação-floculação-flotação apresentaram regiões de turbidez remanescente com áreas bem mais reduzidas se comparadas aos diagramas de coagulação-floculação-sedimentação, sendo que não foram atingidos valores de turbidez remanescente menores que 1,5%. Os menores valores de turbidez remanescente para o processo de flotação foram encontrados utilizando-se como coagulante a mistura Procytrat 100A + Procytrat 300, sendo a opção mais econômica alcançada para pH igual a 3,3, dosagem de 60 mg/L e turbidez remanescente igual a 1,6%, com custo de R$0,33/\'M POT.3\' de água tratada. De um modo geral, para todos os coagulantes testados, as regiões escolhidas nos diagramas de coagulação-floculação-flotação, cujos valores de turbidez remanescente foram menores, estavam concentradas em valores de pH baixos (3,2 a 5,5), dosagens de coagulante reduzidas (10 a 80 mg/L) e dosagens de alcalinizante também reduzidas (0 a 60 mg/L de Ca(\'OH)IND.2\'). Esse comportamento foi contrário ao apresentado pelos diagramas coagulação-floculação-sedimentação cujos valores de turbidez remanescente foram menores em valores de pH mais altos (6,5 a 8,5), maiores dosagens de coagulante (40 a 380 mg/L) e altas dosagens de alcalinizante (100 a 400 mg/L de Ca(\'OH)IND.2\'). / One approach to minimize the consumption of drinking water and effluent disposal is the reuse of water within the plant through advanced treatment techniques such as reverse osmosis system, however, this system requires an affluent with a low amount of solids and other requirements. The wastewater used in this study comes from a metalworking company that uses coagulation-flocculation-sedimentation process as a way to remove the solids before a reverse osmosis system. The purpose of this study was to evaluate three different coagulants (sodium aluminate, ferric chloride and a mixture of two commercial coagulants, Procytrat 100A and Procytrat 300) in the process of coagulation-flocculation and separation of solids from the liquid phase by sedimentation and dissolved air flotation and also compare the approximate costs of the processes involved. Jar tests and flotatests were performed and the coagulation-flocculation diagrams were built. In the coagulation-flocculation diagrams were selected areas of higher solids removal. Through the chosen regions, comparisons were made of removal efficiency and cost study for each coagulant. It was found that the diagrams of coagulation-flocculation-sedimentation presented the areas of higher turbidity remaining area with less than 2%, mainly for the coagulants ferric chloride and the mixture Procytrat 100A + Procytrat 300, reaching values close to 0.5 %. The most economical option was achieved at a cost of ferric chloride at a dosage of 200 mg/L, pH 8.3, and the remaining turbidity equal to 0.6%, from R$ 0.47/\'M POT.3\' treated water. The diagrams of coagulation-flocculation-flotation showed regions with turbidity remaining areas much reduced compared to the diagrams of coagulation-flocculation-sedimentation, and the turbidity remaining values were more than 1.5%. The lower values of turbidity remaining for the flotation process were found using the mixture Procytrat 100A + Procytrat 300, and the most economical option was reached for a pH of 3.3, dosage of 60 mg/L and remaining turbidity equal to e 1.6%, at a cost of R$ 0.33/\'M POT.3\' of treated water. In general, for all coagulants tested, the selected regions in the diagrams of coagulation-flocculation-flotation, whose remaining turbidity values were lower, were concentrated in low pH values (3.2 to 5.5), dosages of coagulant reduced (10 to 80 mg/L) and dosages of alkaline also reduced (0 to 60 mg/L of Ca(\'OH)IND.2\'). This behavior was contrary to the diagrams presented by coagulation-flocculation-sedimentation whose remaining turbidity values were lower in higher pH values (6.5 to 8.5), larger amounts of coagulant (40 to 380 mg/L) and high doses of alkaline (100 to 400 mg/L Ca(\'OH)IND.2\').

No presente trabalho foram realizados estudos para verificar as interferências do lançamento de resíduos de Estações de Tratamento de Água nas Estações de Tratamento de Esgoto com decantação primária. A ETA estudada utilizava cloreto férrico como coagulante primário e possuía decantadores com descarga de fundo diária. As interferências nos decantadores primários da ETE foram simuladas por meio de testes de sedimentação e nos digestores de lodo, por meio de testes de tratabilidade anaeróbia. Testes e análises complementares também foram realizados para verificar eventuais interferências no tratamento biológico da fase líquida do esgoto e no tratamento físico da fase sólida do esgoto. Os resultados indicaram aumento na eficiência de sedimentação em conseqüência do aumento da quantidade e concentração do resíduo de ETA introduzido no esgoto. Obteve-se, por exemplo, um incremento de até 50% na remoção de sólidos suspensos e turbidez, 40% na de DQO e fosfatos e 30% na de nitrogênio. No entanto, obteve-se um maior volume de lodo primário, embora de menos concentrado. De acordo com os resultados dos testes de tratabilidade anaeróbia, os resíduos da ETA não foram tóxicos ao processo. Com relação ao tratamento biológico da fase líquida do esgoto e ao tratamento físico do lodo, não foram verificadas interferências significativas no desempenho dos mesmos, embora recomenda-se o desenvolvimento de pesquisas mais específicas, especialmente sobre o processo de adensamento. Pode-se concluir que resíduos similares aos gerados na ETA estudada poderão ser dispostos em ETEs com decantação primária, sem interferências prejudiciais no seu desempenho. / In the present work simulations studies were conducted to verify the impact of Water Treatment Plants (WTP) residuals on the performance of Wastewater Treatment Plants (WWTP). The WTP under investigation used ferric chloride as primary coagulant, was type Complete Cicle with sedimentation tanks with daily bottom discharge. The interferences in the primary sedimentation tanks were simulated using sedimentation tests, while the sludge digesters were simulated using anaerobic treatability tests. Complementary tests and analysis also were realized to verify eventual interferences in the wastewater biological treatment and in the physical treatment of the sludge. The results indicated an increment in the sedimentation eficiency caused by increasing the WTP residuals dose added into the wastewater. As WTP residuals was added at up to 225 mg dry weight solids per liter of wasterwater, the removal of solids, COD, phosphate and nitrogen, for example, increased in 50%. However, the primary tanks settled sludge volume increased considerably. According to the anaerobic treatability tests results, the WWP residuals had not toxical effects on the process, interfering positively on the methane production. Concerning the wastewater biological treatment and sludge physical treatment, no significant impacts on their performance were observed. Therefore, it can be concluded that conventional WWTP can receive similar WTP residuals as those of the WTP here studied without any negative impacts on their performance.

The UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) reactor, developed by Prof. Gatze Lettinga and his colleagues in the Netherlands more than thirty years ago, is successfully employed in many sewage treatment plants in countries with tropical and subtropical climate. However, are still reported serious operational issues related to the three-phase separators and problematic aspects involving the complexity of its influent distribution system. The focus of this research was to simplify the introduction and dispersion of the sewage in the reactor as well as enhancing the sludge retention, by replacing the characteristic piping system for a mechanical mixing apparatus and substituting the (conventional) three-phase separators by a high-rate settler, respectively. In essence, it was proposed a system partitioned into two distinct regions: one for reaction (i.e. anaerobic digestion of organic matter), in which the sludge blanket was mechanically mixed through the action of a rotating impeller, and another for the removal of suspended solids by the use of a lamella plate clarifier; a sludge recirculation system was also implanted, to pump the settled biomass back to the digestion compartment. The research was subdivided into three main phases: in the first two phases, bench-scale experiments were performed in order to obtain basic data for the design of the mechanical mixing and sedimentation devices, while the third phase consisted of the application of these technologies in a pilot-scale system with total volume of 20.8 m3 (comprised of a 17.0 m3 digestion chamber and a 3.8 m3 compartment for solids removal), as well as its performance assessment. During the development of the research, domestic sewage was applied to feed the experimental system, which was located at the School of Engineering of São Carlos (Campus I) in São Carlos (São Paulo State, Brazil). Throughout the period of effective operation, which lasted 130 days, four distinct operating modes were tested (characterized by intermittent mixing and varying hydraulic loading rates, ranging between 27.6 and 66.5 m3.d-1) and the system reached maximum removal efficiencies of BOD, COD and TSS at rates of 82%, 72% and 83%, respectively. The high-rate settler presented an impressive efficiency removing suspended solids (rates up to 98%). The research showed that the new \"Anaerobic Activated Sludge Blanket\" system (A2SB) can provide satisfactory performance even operating without the three-phase separator and influent distribution system. / O reator UASB, desenvolvido pelo Prof. Gatze Lettinga e colaboradores na Holanda há mais de trinta anos, é utilizado com sucesso em muitas estações de tratamento de esgoto sanitário em países de clima tropical e subtropical. Entretanto, ainda são relatadas sérias questões operacionais relacionadas aos separadores trifásicos e aspectos problemáticos envolvendo a complexidade de seu sistema de distribuição do esgoto afluente. O foco da presente pesquisa foi o de simplificar a distribuição e dispersão do esgoto no reator, assim como aprimorar a retenção de lodo, mediante substituição do sistema convencional de tubos por misturador mecânico e do (tradicional) separador trifásico por decantador de alta taxa, respectivamente. Em essência, propôs-se reator dividido em duas regiões distintas: uma para reação (i.e. digestão anaeróbia da matéria orgânica), na qual a manta de lodo foi agitada mecanicamente através do movimento rotacional de um impelidor, e outra, para remoção de sólidos suspensos mediante uso de decantador com placas paralelas; um sistema de recirculação do lodo também foi implantado, para bombear a biomassa sedimentada até o compartimento de digestão. A pesquisa foi subdividida em três fases: nas duas primeiras, experimentos em escala de bancada foram realizados visando obtenção de dados básicos para dimensionamento dos sistemas de agitação e de decantação, enquanto que a terceira fase consistiu na aplicação dessas tecnologias em sistema de tratamento, em escala piloto, com volume útil total de 20,8 m3 (composto por uma câmara de digestão de 17,0 m3 e um compartimento de 3,8 m3 para remoção de sólidos), assim como na análise de seu desempenho. Durante a pesquisa, esgoto sanitário foi utilizado para alimentar o sistema experimental, instalado na Escola de Engenharia de São Carlos. Ao longo do período de operação, que durou 130 dias, quatro condições operacionais foram testadas (caracterizadas pela agitação intermitente e diferentes taxas de carregamento hidráulico, que variaram entre 27,6 e 66,5 m3.d-1) e o sistema alcançou eficiências de remoção máxima para DBO, DQO e SST de 82%, 72% e 83%, respectivamente. O decantador de alta taxa apresentou surpreendente eficiência de remoção de sólidos suspensos (taxas de até 98%). A pesquisa demonstrou que o novo sistema A2SB (Anaerobic Activated Sludge Blanket) pode apresentar desempenhos satisfatórios, mesmo operando sem separador trifásico e sistema de distribuição do esgoto afluente.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-03-23T17:17:57Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Mestrado_versão final_Cecilia_16fev17_.doc: 4151296 bytes, checksum: 4ab9a1e6f5c9f1cad48b370c2abacc35 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-23T17:17:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Mestrado_versão final_Cecilia_16fev17_.doc: 4151296 bytes, checksum: 4ab9a1e6f5c9f1cad48b370c2abacc35 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências- Geoquímica Ambiental. Niterói, RJ / Este estudo compreende uma caracterização inicial das condições físicas e biogeoquímicas do sistema estuarino-lagunar do Canal do Funil (SE), formado na planície deltaica do Rio São Francisco (SE/AL). Representa o braço secundário (30 km) do estuário do Rio São Francisco, governado pela mesomaré, com um manguezal na sua parte central e sem fontes antrópicas significativas de materiais. Foram avaliados a distribuição e o comportamento de parâmetros físico-químicos, nutrientes e clorofila “a” ao longo do gradiente salino entre a fonte fluvial (Rio São Francisco) e a fonte marinha, como também, a composição orgânica (elementar e isotópica) e inorgânica (granulometria e principais minerais) dos sedimentos superficiais. O conjunto dos resultados revelou que o Canal do Funil possui três regiões distintas: 1) A Região Montante, caracterizada por águas oligohalinas e oligotróficas, com maiores concentrações de nitrato e silicato provenientes do aporte fluvial e sedimentos com teores elevados de areia (84%) e baixos de sílica amorfa (4%), caulinita (2%) e carbono orgânico (0,77%), e 13C em torno de –26,4‰. 2) A Região Central, que apresentou águas mesohalinas e levemente mesotróficas, e maiores transformações (ganhos e perdas) de materiais. Sedimentos com os maiores valores de finos (32%), de sílica amorfa (12%), carbono orgânico (1,8%) e das razões C:N (32:1), C:P (1333:1), além do menor valor do isótopo 13C (-27‰), indicaram maior retenção de materiais e influência do manguezal. 3) A Região Jusante, caracterizada por águas poli a eurihalinas e oligotróficas, com concentrações mais elevadas de fósforo, presença de altos valores de 13C (-24,1‰) e dos menores valores de C:N (23:1) nos sedimentos, indicando uma mistura de materiais proveniente da região central e da fonte marinha. Embora o Canal do Funil permaneça bem preservado, postula-se que a regularização da vazão e o empobrecimento da matéria em suspensão e nutrientes das águas fluviais do Rio São Francisco pela construção das barragens afetaram o balanço hídrico e o estado trófico natural do sistema. / This study represents an initial characterization of some physical and biogeochemical features of the estuarine-lagoon of Canal do Funil (SE), located within the São Francisco river (SE/AL) delta plain. The channel corresponds to the secondary branch of the São Francisco estuary, governed by mesotides and mangroves in its central part, and devoid of significant anthropogenic material sources. The distribution and the behavior of physico-chemical parameters, nutrients and chlorophyll “a” was assessed along the estuarine mixing zone between the fresh and marine sources, as well as, the composition of organic (elementary and isotopic) and inorganic (granulometry and clay mineral) matter of the superficial sediments. The results revealed the presence of three distinct regions or compartments within the system: 1) The Upper Region, largely controlled by the fluvial end-member, was characterized by oligohaline and oligotrophic waters, with highest nitrate and silicate concentrations. The sediments exhibited high contents of sand (84%) and low contents of amorphic silic (4%), kaolinite (2%) and organic carbon (0,77%), and 13C signature of around –26,4‰. 2) The Central Region, was governed by mesohaline and slightly mesotrophic waters, and more intense transformations (gains and losses) of materials. The sediments harbored higher contents of clay and silt (32%), amorphic silica (12%), and organic carbon (1,8%), higher C: N (32:1) and C: P (1333:1) ratios, and a slightly lower isotopic 13C (-27‰) signature, indicating enhanced retainance of materials and influence from the mangroves. 3) The Lower Region with access to the sea, exhibited poly-to euryhaline and oligotrophic waters, with higher phosphorous concentrations, lower C: N (23:1) ratios and a 13C signature of -24,1‰ of the sediments, suggesting the presence of a material mix originating from both the mangroves and the marine source. In spite of the fact that Canal do Funil is well preserved, it is postulated that the regulation of the fresh flow and the diminishment of suspended matter and nutrient concentrations by dam construction along the São Francisco river, altered the hydrological regime and the natural trophic state of the system.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-07-17T15:28:20Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Tese João Allyson Ribeiro de Carvalho.pdf: 2888123 bytes, checksum: f35cc4dd6b479577883782b92fdc5472 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-17T15:28:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Tese João Allyson Ribeiro de Carvalho.pdf: 2888123 bytes, checksum: f35cc4dd6b479577883782b92fdc5472 (MD5) Previous issue date: 2014-05-20 / A evolução geoquímica de sedimentos estuarinos próximos à embocadura do rio Timbó é abordada em perfil de sedimentos de fundo, atingindo o início do século XIX. Com base em datações 210Pb a transição séculos XIX/XX é atingida no intervalo 51-54cm. Os sedimentos, pelíticos, mostram dominância de fração carbonática bioclástica (~ 50% do sedimento total), sobretudo planctônica, diminuindo gradualmente no sentido do topo. A taxa de sedimentação linear média é de 3,9 mm/ano no século XX, de 6,7 mm/ano na transição entre os séculos XIX/XX, e de 3,6 mm/ano no século XIX. A evolução industrial, o desenvolvimento de novas tecnologias, e o forte crescimento populacional (segunda metade do século XX) são as principais forçantes antrópicas que modificaram as características hidrodinâmicas e geoquímicas da bacia hidrográfica nos últimos 210 anos. Apesar da reduzida capacidade de complexação iônica destes sedimentos, foi possível evidenciar, da base para o topo, marcos geoquímicos históricos: a) Evento Krakatoa – 1883; b) Fase regional de devastação da mata atlântica – transição séculos XIX/XX, com duração de pelo menos 15 anos; c) Advento de motores movidos a combustíveis, com adição de Pb-tetraetila - transição décadas 20/30; d) Generalização de práticas agrícolas regionais com fertilizantes industriais fosfáticos – transição décadas 50/60; e) Aumento generalizado e progressivo em teores de MP até os dias atuais – transição décadas de 60/70. O status ambiental revela-se contaminado em As (desde o século XIX), em Cr (desde os anos 90 do século XX), e deverá estar comprometido em Hg, nos próximos 25 anos. / The geochemical evolution of estuarine sediments near the mouth of the river Timbó is investigated from bottom sediments profile, reaching the early nineteenth century. Based on 210Pb dating the transition XIX / XX is reached at the level 5154cm. The sediments are pelites that show dominance of bioclastic carbonate fraction (~ 50% of total sediment), particularly planktonic, who decreases gradually towards the top. The linear sedimentation rate shows an average of 3.9 mm/year along the 20th century, 6.7 mm/year in the transition between the 19th/20th centuries, and 3.6 mm/year in the 19th century. The industrial revolution, the development of new technologies, and the strong population growth (second half of 20th century) are the main anthropic forcing that changed the hydrodynamic and geochemical behavior of the basin in the last 210 years. Despite the low possibility of ionic complexation of these estuarine sediments the following historic geochemical markers were featured, from bottom to top: a) Krakatoa event - 1883; b) stage of devastation of the tropical rainforest - transition XIX/XX centuries , remaining at least along 15 years; c) advent of fuel-powered engines with addition of tetraethyl-Pb - transition decades 20/30; d) generalization of regional agricultural practices using industrial phosphatic fertilizer - transition decades 50/60; e) general and progressive increase in levels of MP to the present day - transition decades 60/70. The environmental status is indicated as Ascontaminated (since the 19th century), Cr-contaminated (since the 90’s of 20th century), and should be identical for Hg in the next 25 years.

O desenvolvimento de materiais nanoestruturados tem se destacado devido a necessidade de miniaturização de dispositivos e a procura por novos efeitos físicos e químicos capazes de gerar novas tecnologias. Um importante composto com aplicações principalmente em óptica é o YAG (Y3Al5O12) presente no sistema cerâmico alumina-ítria (\'AL IND.2\'O IND.3\'-\'Y IND.2\'O IND.3\'). O YAG apresenta estrutura cristalina cúbica, expansão térmica isotrópica e não apresenta efeitos de birrefringência, o que possibilita a produção de cerâmica transparente para uso como material hospedeiro de íons terras-raras para o desenvolvimento de lasers de estado sólido. O ponto de partida em processamento cerâmico começa com o conhecimento das características físico-químicas do pó do composto. Em nosso trabalho, o objetivo foi o desenvolvimento de uma metodologia para a obtenção de nanopós de YAG de tamanhos médios diferenciados. Para isso foram realizados distintos processos químicos de síntese, e também, foram utilizados diferentes processos de separação, como a centrifugação e a sedimentação. Na produção das nanopartículas foram utilizados três métodos de síntese: Método de Pechini, Rota Glicerol e Método de Coprecipitação. No método de Pechini avaliou-se o efeito de diferentes valores de pH (1, 4, 7, 9 e 11) e procurou-se correlacionar com os tamanhos médios das nanopartículas. Após a obtenção do pó precursor foram realizadas medidas de decomposição térmica (DSC e TG), observando as principais transformações físico-químicas do material decorrentes dos diferentes métodos de síntese. A formação da fase cristalina do YAG foi determinada por difração de raios X e uma análise estrutural foi efetuada por espectroscopia de infravermelho. Medidas de área superficial específica (BET) foram usadas para avaliar o tamanho médio das partículas. Nanopós de YAG com diferentes intervalos de tamanhos foram produzidos, e o rendimento para cada intervalo de tamanho definido. / Nanostructured materials has emerged because the intense interest for miniaturization of devices and crescent demand for new physical and chemical effects that can generate new technologies. An important compound with applications mainly in optics is the YAG (Y3Al5O12). It\'s present in the alumina-yttria ceramic system (\'AL IND.2\'O IND.3\'-\'Y IND.2\'O IND.3\'). The YAG has a cubic crystaline structure, isotropic thermal expansion and it has no birefringence effects, which allows the production of transparent ceramics to use as host of solid-state lasers. The starting point in ceramic processing begins with the knowledge of the characteristics and physical and chemical properties of the powder. In our work, the goal was the development of a methodology for obtaining YAG nanopowders of different average sizes. To do this we performed distinct chemical synthesis, and we also used different separation processes such as centrifugation and sedimentation. For production of nanoparticles we used three synthesis methods: Pechini, glycerol route and coprecipitation. In the Pechini method we evaluated the effect of different pH values (1, 4, 7, 9 and 11) and tried to correlate with the average sizes of nanoparticles. After obtain the precursor powders we studied the decomposition thermal (DSC and TG) process, arising from the different synthesis methods. The crystalline phase of YAG was determined by x-ray diffraction and the structural analysis was carried out by infrared spectroscopy. Specific surface area measurements (BET) were used to evaluate the average particle size.YAG nanopowders with different average sizes were produced.

Este trabalho teve por objetivo conhecer em detalhe atributos físicos, químicos e mineralógicos dos solos de mangue para fornecer subsídios em estudos pedo-bio-geoquímicos mais detalhados, num ecossistema impactado pelo homem, no caso da área do rio Iriri, contaminada por um derrame de petróleo em 1983 no Canal de Bertioga, no município de Santos, compreendida entre 46o12'28' - 46º12'29' W e 23º53'49' - 23º53'43'S. Procurou-se também caracterizar e classificar ao nível de família os solos segundo o Sistema Brasileiro de Classificação de Solos, e estudar as relações sedimento-solo-vegetação. Os perfis de solos foram amostrados, utilizando amostrador para solos inundados, obtendo-se colunas de solo de 1 m de profundidade numa transeção de 300 m, e com pontos de coleta a cada 10 m. Mediu-se a variação da microtopografia na transeção e, determinou-se os parâmetros ferro ferroso, pH e Eh no campo. As análises de laboratório foram divididas em dois grupos: granulometria, distribuição de partículas, pH, Eh, e CE, para a descrição do ambiente físico e físico-químico aplicadas aos 30 pontos de amostragem da transeção; pH, matéria orgânica, P assimilável, cátions trocáveis e acidez potencial para a caracterização e classificação dos solos em perfis representativos que descrevem as condições das zonas da margem, alagada e do contato mangue-encosta. Análises adicionais dos perfis representativos foram realizadas para material mineral: SO42- solúvel em água, sódio trocável, raios-X das frações silte e argila, microanálise de raios-X por espectrometria de energia dispersiva (EDS) na camada subsuperficial; e para o material orgânico: % fibras, escala de descomposição das fibras, solubilidade em pirofosfato de sódio, e pH em CaCl2 (20:1). Os solos foram classificados como ORGANOSSOLO TIOMÓRFICO Hêmico térrico, textura média/argilosa, mesoeutrófico, Ta, ilítico, ácido; ORGANOSSOLO TIOMÓRFICO Fíbrico térrico, textura média, mesoeutrófico, Ta, ilítico, neutro; e GLEISSOLO TIOMÓRFICO Hístico típico, textura argilosa, mesoeutrófico, Ta, ilítico, ácido. A análise mineralógica da fração argila apontou a seguinte seqüência de ocorrência de minerais: caulinita > montorilonita > micas secundárias > pirita e o quartzo. A assembléia mineralógica está composta por argilas alogênicas (caulinita, parte das esmectitas) e autogênicas (glauconita e esmectitas). O ambiente físico-químico desenvolvido nas condições estudadas mantém no solo um equilíbrio geoquímico onde elementos como Fe+2 encontram-se livres. Valores de Eh e pH nas amostras analisadas, refletem que formas de Fe+2 e S0 encontram-se livres na solução do solo com certa estabilidade na forma de pirita (FeS2). A distribuição das espécies de mangue descrevem um padrão de acordo com a salinidade dos horizontes superficiais e a microtopografia. / Este trabajo tuvo por objetivo conocer em detalle atributos físicos, químicos y mineralógicos de los suelos de mangle para proveer recursos en estudios pedo-bio-geoquímicos mas detallados, en un ecosistema impactado por el hombre, caso del área del rio Iriri, contaminada por un derrame de petróleo en 1983 en el Canal de Bertioga, en el município de Santos, ubicada entre 46o12'28' - 46º12'29' W y 23º53'49' - 23º53'43'S. Se buscó tambien caracterizar y clasificar los suelos hasta el nivel de familia segun el Sistema Brasileño de Clasificación de Suelos, y estudiar las relaciones sedimento-suelo-vegetación. Perfiles de suelo fueron colectados, utilizando un muestreador para suelos inundados, obteniendo columnas de suelo de 1 m de profundidad en un transecto de 300 m, y con puntos de colecta a cada 10 m. Se midió la variación microtopográfica del transecto y, se determinaron los parámetros hierro ferroso, pH y Eh en el campo. Los análisis de laboratório fueron divididos en dos grupos: granulometria, distribuição de partículas, pH, Eh, y CE para la descripción del ambiente físico y físico-químico en los 30 puntos de muestreo del transecto; y pH, matéria organica, P disponíble, cationes intercambiables y acidez potencial para la caracterización y clasificación de los suelos en los perfiles representativos que describen las condiciones de las zonas de la margen, anegada y del contacto mangle-encuesta. Análisis adicionales de los perfiles representativos fueron realizados para el material mineral: SO42-solúble en agua, sodio intercambiable, rayos-X de las fracciones limo y arcilla, EDS y MEV en la camada subsuperficial), y para el material organico: % fibras, escala de descomposición de las fibras, solubilidad en pirofosfato de sódio, y pH en CaCl2 (20:1). Los suelos fueron clasificados en el sistema brasileño como ORGANOSSOLO TIOMÓRFICO Hêmico térrico, textura média/arcillosa, mesoeutrófico, Ta, ilítico, ácido; ORGANOSSOLO TIOMÓRFICO Fíbrico térrico, textura média, mesoeutrófico, Ta, ilítico, neutro; y GLEISSOLO TIOMÓRFICO Hístico tipico, textura arcillosa, mesoeutrófico, Ta, ilítico, ácido; y en los sistemas internacionales FAO como: Terric Euic Sulfihemist, Terric Euic Sulfihemist, y Histic Euic Sulfaquent; y USDA como: Salic Thionic Rheic Histosol, Thionic Fibric Rheic Histosol y Histic Sulfuri-thionic Gleysol. El análisis mineralógico de la fracción arcilla indicó la siguiente secuencia de minerales: caolinita > montorillonita > micas secundarias > pirita y quartzo. La asociación mineralógica está compuesta por arcillas alogénicas (caolinita y parte de la esmectita) y autogénicas (glauconita y esmectitas). El ambiente físico-químico desarrollado en las condiciones estudiadas mantiene en el suelo cierto equilíbrio geoquímico encontrandose elementos como Fe+2 en su forma libre, donde el Eh y pH de las muestras analisadas, reflejan formas de Fe+2 y S0 libres en la solución del suelo con cierta estabilidad en la forma de pirita (FeS2). La distribución de las espécies de mangle describe su comportamiento de acuerdo con la salinidad de los horizontes superficiales y la microtopografía.

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A AF1 - planície fluvial braided - é constituída por conglomerados com acamamento maciço e estratificação cruzada incipiente, arenitos finos a grossos com acamamento maciço, laminação cruzada e estratificações cruzadas tabular e acanalada, organizados em ciclos métricos granodecrescentes ascendentes. A AF2 - foreshore/shoreface - compreende pacotes de arenitos finos a médios com laminação cruzada de baixo ângulo, laminação plano-paralela e acamamento maciço. A AF3 - frente deltaica - inclui arenitos finos a médios com estratificação cruzada sigmoidal, laminação cruzada e acamamento maciço, dispostos em ciclos com tendência granocrescente ascendente. A Formação A é constituída por depósitos fluviais braided da AF1 intercalados com tufos grossos, que indicam eventos de vulcanismo subaéreo adjacentes ao sistema fluvial durante trato de sistemas de mar baixo. A Formação B é composta exclusivamente por depósitos fluviais braided da AF1 desenvolvidos em trato de sistemas de mar baixo. A Formação C compreende depósitos de ambientes costeiros/marinhos de foreshore/shoreface da AF2 acumulados durante trato de sistemas transgressivo. Esta unidade inclui também estratos hospedeiros de mineralização de manganês primário. A Formação D é constituída dominantemente por depósitos fluviais braided da AF1 e subordinadamente por pacotes deltaicos da AF3, desenvolvidos em trato de sistemas de mar baixo. Os arenitos de ambas as formações foram classificados como quartzoarenitos parcialmente alterados por hidrotermalismo, que se expressa principalmente pela cloritização recorrente ao longo da sucessão. O empilhamento estratigráfico da unidade sugere uma sedimentação com tendência progradante-retrogradanteprogradante. Esta sedimentação está relacionada com prováveis eventos de subsidência termal (inicial) e flexural, responsáveis por gerar o espaço de acomodação e desenvolver os sistemas deposicionais. As formações do Grupo Águas Claras estão inseridas em três sequências deposicionais de terceira ordem, compostas por diferentes tratos de sistemas que refletem flutuações do nível do mar Águas Claras durante o Paleoproterozoico da Bacia de Carajás. / The Águas Claras succession constitutes a siliciclastic unit with 800 m thick approximately which occurs in the Carajás Basin, Northern Brazil. The evaluation of FD06 drill core of Serra dos Carajás revealed a complex stacking for this sucession, compound by four units denominated here of A, B, C and D formations. The facies analysis allowed the identification of nine lithofacies grouped in three facies associations (FA), representative of braided fluvial, marine and deltaic depositional systems. FA1 - braided river plain - consists of conglomerates with massive bedding and incipient cross stratification, as well as fine to coarse-grained sandstone with massive bedding, cross lamination, tabular and trough cross stratifications organized in metric fining upward cycles. FA2 - foreshore/shoreface - comprises deposits constituted by fine to medium-grained sandstone with low angle cross lamination, planeparallel lamination and massive bedding. FA3 - delta front - includes fine to medium-grained sandstone with sigmoidal cross bedding, cross lamination and massive bedding organized in cycles with coarsening upward tendency. The Formation A constitutes a braided fluvial AF1 deposits interbedded with coarse tuff levels that indicate subaerial volcanic events adjacent to fluvial system during lowstand systems tract. The Formation B is composed exclusively by braided fluvial AF1 deposits developed in lowstand systems tract. The Formation C comprises coastal deposits and marine environments of the AF2 foreshore/shoreface accumulated during transgressive systems tract. This unit also includes host strata of primary manganese mineralization. The Formation D is composed predominantly by braided AF1 fluvial deposits and subordinately by deltaic AF3 packages, developed in lowstand systems tract. The sandstones of these formations were classified as quartz-arenites partially altered by hydrothermalism, indicated mainly by recurrent chloritization throughout the sucession. The stratigraphic stacking of the unit suggests a sedimentation with progradational-retrogradationalprogradational tendency. This sedimentation is likely related to events of thermal (initial) and flexural subsidence, responsible for to generate the accommodation space and to develop the depositional systems. The formations of the Águas Claras Group are inserted in three third order depositional sequences, composed by different systems tracts that reflect Águas Claras sea level fluctuations during of Paleoproterozoic of the Carajás Basin.

Nas últimas décadas diversos tipos de meio suporte têm sido propostos para a melhoria da eficiência e/ou aumento da compacidade de reatores biológicos tratando esgoto sanitário. No presente trabalho de doutorado são apresentados os resultados obtidos com a aplicação de um novo tipo de reator biológico anaeróbio de fluxo ascendente com leito de fibras flexíveis aplicado ao tratamento de esgoto sintético. Sua concepção foi motivada pelas dificuldades verificadas em alguns tipos de reatores de leito expandido, os quais ao longo do tempo de operação podem perder suas características hidrodinâmicas iniciais, devido ao acúmulo de biomassa, passando a apresentar expansão não homogênea do leito. A proposta de uso da fibra de nylon como meio suporte se deveu a sua capacidade de atuar como leito flexível - quando fixo em apenas uma de suas extremidades - que, devido á sua flexibilidade, apresenta também características parecidas às de leito móvel. Nesse novo tipo de concepção de leito, a biomassa aderida às fibras flexíveis adquirem forma de longos filamentos, os quais, devido ao próprio escoamento do esgoto e à rotação do eixo em que as fibras são fixadas, permanecem estendidos de modo a proporcionar elevada relação volume/superfície. Essa biomassa na forma de finos filamentos permanece firmemente aderida ás fibras flexíveis, reduzindo o potencial de perda de biomassa juntamente com o efluente e também de possíveis obstruções de poros, comum em leitos granulares. Para o estudo, foi projetada, construída, operada e avaliada durante 458 dias, uma instalação piloto constituída de seis reatores na forma de colunas verticais com escoamento contínuo e ascendente, operando em paralelo. Nesses reatores foram variados parâmetros de configuração e operação, como: i) a densidade de fibras flexíveis que compuseram o leito de fibras flexíveis; ii) a rotação do eixo vertical onde foram fixadas as fibras do leito; iii) o tempo de detenção hidráulica (nas etapas de 1 a 4 foram testados TDH de 9; 6; 4 e 3 horas, respectivamente); iv) a interrupção da rotação em reator em andamento. Foram analisadas as eficiências de remoção de carga orgânica e do perfil vertical dos reatores, assim como foi realizada a avaliação da composição da biomassa encontrada no biofilme, com análise de imagem e microscopia. Os resultados demonstram que a configuração dos reatores forneceram excelentes resultados de remoção de carga orgânica e também se mostraram aptos para se adaptar as variações de vazões aplicadas ao longo do trabalho, sendo observados os melhores resultados na Etapa 1 da fase 1, onde o Reator 2 apresentou eficiência de remoção de 91% de DQO total, 96% de DQO filtrada, 86% de DBO e 60% de SST. Também foi possível observar que os reatores com maiores densidades de fibras apresentaram melhores eficiências e permaneceram mais estáveis em face às características investigadas. Quanto à aplicação de rotação foi possível observar sua interferência positiva sobre a eficiência de remoção dos reatores, principalmente para as densidades de fibras inferiores e que o aumento de sua rotação também trazia melhorias na remoção de carga orgânica. Já para a avaliação da interrupção da rotação foi possível observar a redução de eficiência para os parâmetros avaliados. Também foram analisados três pós-tratamentos do efluente do reator anaeróbio por flotação, sedimentação (com e sem coagulante) e filtração em filtro de fibras flexíveis. O pós-tratamento mais adequado para ser aplicado em conjunto ao reator anaeróbio de fibras flexíveis foi a flotação, por separação (sem adição de coagulante), que apresentou remoção de 71%de turbidez, 51% de cor aparente, 40% de DQO, 25% de DQO filtrada, 34% de fósforo total e 52% de SST. Na avaliação do pós-tratamentos físico-químico mais adequado, a flotação por ar dissolvido apresentou melhores resultados utilizando o coagulante PAC em dosagem de 14 mg.L-1 do princípio ativo de Al2O3, com eficiência de remoção do sistema de 84% de turbidez, 73% de cor aparente, 50% de DQO total e 31% de DQO filtrada, 45% de fosforo total e 62% SST. / In the last decades, many different types of support media have been proposed for improving the efficiency and / or increasing the compactness of biological reactors treating domestic sewage. The results obtained in the application of a new type of up flow anaerobic bioreactor with flexible fibers bed applied to synthetic wastewater treatment are presented in this PhD thesis. Its design was motivated by the difficulties observed in some types of expanded bed reactors, which may lose their initial hydrodynamic characteristics during operation time, due to the biomass accumulation, leading to inhomogeneous bed expansion. The proposed nylon fiber is used as the support media due to its ability to operate as flexible bed - when it is fixed at only one end - which, due to its flexibility, also has characteristics similar to the moving bed. In this new type of bed design, the biomass attached to the flexible fibers acquire the form of long filaments, which, due to the sewage flow and the rotation axis in which the fibers are fixed, remain extended in order to provide high volume /surface ratio. This biomass in the form of fine filament remains firmly attached to the flexible fibers, thereby reducing the potential loss of biomass along with the effluent, as well as possible pore clogging, which are common in granular beds. For this study, a pilot installation consisted of six parallel reactors in the form of vertical columns with continuous upflow was designed, constructed, operated and evaluated for 458 days. In these reactors were varied configuration settings and operation as: i) the density of flexible fibers that composed the bed of flexible fibers; ii) the rotation of the vertical axis where the bed fibers were fixed; iii) the hydraulic retention time (in steps 1 to 4, HDTs of 9, 6, 4 and 3 hours were tested, respectively); iv) interruption of the rotation in the reactor in progress. The organic load removal and the reactors vertical profile efficiencies were analyzed, as well as the biomass composition found in biofilm, with image analysis and microscopy. The results demonstrate that the configuration of reactors provided excellent results of organic load removal and also proved to be able to adapt to variations in flow rates applied during the tests. The best results were observed in Step 1 in phase 1, where the reactor 2 presented removal efficiency of 91% of total COD, 96% of filtered COD, 86% of BOD and 60% of SST. Reactors with higher fiber density presented improved efficiencies and remained more stable, considering the investigated characteristics. The application of rotation was proved to cause a positive interference on the efficiency of the reactors removal, mainly for lower fiber density, and the increase of this rotation also brought improvements in the organic load removal. The rotation interruption caused en efficiency reduction for the evaluated parameters. Three post-treatments of the effluent of anaerobic reactor were analyzed: flotation, sedimentation (with and without coagulant) and filtration on flexible fibers filter in phase 2. The most suitable post-treatment to be applied along with the anaerobic reactor with flexible fibers was the flotation by separation (without addition of coagulant), which presented removal of 71% of turbidity, 51% of apparent color, 40% of COD, 25% of filtered COD, 34% of total phosphorus and 52% of SST. In the evaluation of the most appropriate chemical-physical post-treatment, the dissolved air flotation presented better results when using the PAC coagulant in the dosage of 14 mg.L-1 of the active principle of Al2O3, with removal efficiency of 84% of turbidity, 73% of apparent color, 50% of total COD, 31% of filtered COD, 45% of total phosphorus and 62% of TSS.