Submitted by Joziane Martins Fialho null (jozifialho@gmail.com) on 2016-09-13T02:48:43Z No. of bitstreams: 1 Dissertação versão final UNESP.pdf: 2169334 bytes, checksum: 58c6e78826f979b3216ab30f0bf338f9 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-09-15T19:59:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 fialho_jm_me_ilha.pdf: 2169334 bytes, checksum: 58c6e78826f979b3216ab30f0bf338f9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T19:59:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fialho_jm_me_ilha.pdf: 2169334 bytes, checksum: 58c6e78826f979b3216ab30f0bf338f9 (MD5) Previous issue date: 2016-08-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A água é elemento indispensável à vida de qualquer ser vivo. Portanto, a sua qualidade é tão fundamental quanto a sua disponibilidade. A qualidade da água em áreas rurais é de difícil conhecimento devido, em alguns casos à não ligação à rede de abastecimento municipal. Assim o monitoramento e controle da qualidade da água, principalmente em relação ao parâmetro microbiológico, torna-se inexistente. Dessa forma, a água para consumo humano e de dessedentação do gado leiteiro de dezoito propriedades rurais de Ilha Solteira foram avaliadas, em relação aos Coliformes Totais e Termotolerantes (Escherichia coli), entre janeiro e setembro de 2015, sendo parte das águas oriundas de poços e não recebe nenhum tratamento, enquanto, a outra parte é proveniente de poços, porém, recebe tratamento pelo sistema de abastecimento público antes de chegar aos domicílios rurais. Os parâmetros analisados foram comparados com a Portaria nº 2.914 de dezembro de 2011 do Ministério da Saúde para consumo humano e com a Resolução CONAMA nº 357 de março de 2005 para o consumo animal. Os parâmetros físicos e químicos como Turbidez; pH e Condutividade Elétrica também foram analisados. Os resultados obtidos de coliformes totais em água de consumo humano oscilaram entre 3,0 a 240 NMP/100 mL. Os termotolerantes foram identificados em 39% das propriedades e a variação foi de 3,0 a 23 NMP/100 mL, sendo que a Escherichia coli Enteroinvasora foi confirmada nos mesmos locais. A turbidez variou entre 0 a 16,0 UT; pH entre 5,1 a 8,6 e a condutividade elétrica entre 19,7 a 303,0 µS.cm-1. Nas águas destinadas ao gado foram detectados coliformes termotolerantes em 83% das propriedades e a Escherichia coli Enteroinvasora foi diagnosticada em 84% das análises positivas para tais bactérias. Pelos resultados apresentados, 100% da água para consumo humano analisada está fora dos padrões de potabilidade. Na água destinada aos animais, algumas propriedades apresentaram discordância apenas para o pH, o qual esteve abaixo do estabelecido. / Water is essential to the life of any living being. Therefore, its quality is so fundamental as to their availability. The quality of water in rural areas is difficult to know because, in some cases the non-connection to the network of municipal water supplies. So the monitoring and control of water quality, especially in relation to the microbiological parameter becomes nonexistent. In this way, the water for human consumption and for dessedentação of dairy cattle 18 rural properties of Ilha Solteira were evaluated in relation to the total coliforms and thermotolerant (Escherichia coli), between January and September 2015, being part of the water from wells and does not receive any treatment, while the other part is from wells, however, is treated by the system of public supply, before reaching the rural households. The parameters analyzed were compared with the Decree no. 2,914 in December 2011 of the Ministry of Health for human consumption and with the CONAMA Resolution No 357 of March 2005 for animal consumption. The physical and chemical parameters such as turbidity, pH and electrical conductivity were also analyzed. The results of total coliforms in water for human consumption ranged from 3.0 to 240 MPN/100 mL. The thermotolerant were identified in 39% of the properties and the variation was 3.0 to 23 MPN/100 mL, being that the Enteroinvasive Escherichia coli was confirmed in the same locations. The turbidity ranged from 0 to 16.0 Nm; pH between 5.1 to 8.6 and the electrical conductivity between 19.7 to 303.0 µS.cm-1. In water intended for cattle were detected thermotolerant coliforms in 83% of the properties and Enteroinvasive Escherichia coli was diagnosed in 84% of the tests positive for these bacteria. he results presented, 100% of the water for human consumption analyzed is outside the standards of potability. In drinking water for animals, some properties had disagreement only for the pH, which was below the established.

A demanda para tratamento de efluentes industriais tem sido maior a cada dia e a indústria tem buscado melhoria constante nos processos para tratamento. Nesse contexto, a eletrofloculação surge como uma técnica promissora, devido à sua eficiência, econômica e ambiental, com possibilidade de reuso da água. O presente trabalho tem como objetivo estudar o tratamento de água de produção de plataforma de petróleo, pelo processo de eletrofloculação, em reator batelada, com eletrodo de alumínio. Foi avaliada a influência de parâmetros como: condutividade, pH, intensidade de corrente aplicada e tempo de operação. O estudo teve foco na remoção de poluentes como óleos e graxas, cor, turbidez e boro. Os resultados alcançados indicam que o processo de eletrofloculação, nas condições operacionais estudadas, é uma alternativa tecnicamente viável para a remoção de óleos e graxas, cor e turbidez, obtendo remoção média de 84%, 83% e 83%, respectivamente. Entretanto, não foi observada eficiência na remoção de boro / Treatment of industrial wastewaters has grown in the last years and the industry searches continuous improvements in treatment processes. In this context, the electrofloculation comes such as a promising alternative, due to its economic and environmental efficiencies, with possibility to reuse water. This dissertation aims to study the treatment of oil production water, by electrofloculation process, with aluminum electrode, in a batch reactor. The influence of parameters such as conductivity, pH, current density and operation time was evaluated. The study focused on removal oils and greases, color, turbidity and boron. The results indicate that the process of electrofloculation is a technically viable alternative for removal of oils and greases, color and turbidity, obtaining removal average of 84%, 83% and 83%, respectively. However, it wasnt efficient to remove boron

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-06-02T22:29:37Z No. of bitstreams: 1 NiltonLeiteDeSousaJunior_DISSERT.pdf: 853249 bytes, checksum: 03ca6377a6631b40b7031751044a2610 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-06-08T23:32:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 NiltonLeiteDeSousaJunior_DISSERT.pdf: 853249 bytes, checksum: 03ca6377a6631b40b7031751044a2610 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-08T23:32:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NiltonLeiteDeSousaJunior_DISSERT.pdf: 853249 bytes, checksum: 03ca6377a6631b40b7031751044a2610 (MD5) Previous issue date: 2013-08-30 / Os a?udes do semi?rido brasileiro s?o ecossistemas aqu?ticos vulner?veis ? eutrofiza??o porque geralmente possuem uma elevada carga externa de nutrientes e uma baixa taxa de renova??o da ?gua. O objetivo deste trabalho foi testar a hip?tese de que as concentra??es de nitrog?nio e f?sforo, a biomassa fitoplanct?nica e as concentra??es de carbono org?nico dissolvido na ?gua dos a?udes aumentam durante o per?odo de estiagem com a redu??o do volume de ?gua acumulado nos a?udes. Para testar a hip?tese, amostras de ?gua foram coletadas mensalmente, durante o per?odo de estiagem de maio de 2012 a fevereiro de 2013, no a?ude da Esta??o Ecol?gica do Serid? e no a?ude Pocinhos da Fazenda Solid?o, ambos no munic?pio de Serra Negra do Norte, RN. As concentra??es de f?sforo total, ortofosfato e clorofila a foram determinadas por colorimetria, enquanto as concentra??es de nitrog?nio total e dissolvido e de carbono org?nico dissolvido, foram determinadas por um TOC da marca Shimadzu. Durante o per?odo de estudo, os reservat?rios tiveram uma diminui??o do seu volume, o que provocou um aumento nas concentra??es de nutrientes conforme esperado. No entanto, a biomassa fitoplanct?nica apresentou um padr?o de varia??o contrastante entre os dois a?udes: aumentando ao longo do per?odo de estiagem no a?ude da Fazenda, mas diminuindo durante o mesmo per?odo no a?ude da ESEC. Esta redu??o da biomassa fitoplanct?nica no a?ude da ESEC foi devido ao aumento da turbidez e prov?vel limita??o por luz. Conclui-se que o aumento das concentra??es de nutrientes ? uma condi??o necess?ria, mas n?o suficiente para causar o aumento da biomassa fitoplanct?nica durante o longo per?odo de estiagem caracter?stico da regi?o semi-?rida brasileira. A turbidez da ?gua ? um fator importante capaz de inibir o crescimento fitoplanct?nico mesmo com um aumento nas concentra??es de nutrientes. Por fim, a concentra??o de nutrientes ao longo de prolongados per?odos de estiagem na regi?o do semi?rido potiguar levou a uma diminui??o da qualidade da ?gua, por?m, outros fatores precisam ser favor?veis ao aumento de biomassa, no presente estudo, a alta turbidez inorg?nica no reservat?rio ESEC inibiu flora??es de fotossintetizantes pela limita??o da disponibilidade da luz.

Ensaios experimentais foram realizados com o intuito de criar condições ao escoamento das correntes de turbidez a alcançar um estado de equilíbrio dinâmico, o qual é associado à escoamentos com alta capacidade de transferência de sedimentos para a bacia submarina. De-vido à sua imprevisibilidade e dificuldades de medição, os dados obtidos em ambientes natu-rais das correntes de turbidez são escassos, porém sua importância na geração de reservas de hidrocarbonetos é amplamente reconhecida. Duas séries experimentais foram realizadas, para tanto, um canal unidirecional (5,38 m (C) x 0,30 m (L) x 0,38 m (A)) foi utilizado, sob uma declividade de 3°. As correntes foram compostas por caulim fino (ds = 23um) e uma des-carga contínua ( q = 21/s) foi mantida em todo o experimento. Nos ensaios de maior concen-tração (Fase A – Cv = 2,7%), o escoamento acelerou ao longo do tempo, diluindo-se e di-minuindo a resistência junto ao leito. Já a Fase B (menor concentração – Cv = 1,25%) indica uma retração do fluxo (redução na espessura), desenvolvendo uma camada basal de maior concentração e cisalhamento. O estado de equilíbrio do escoamento, a partir da formação e equilíbrio das formas de fundo, foi atestado através da análise dos modelos teóricos e das equações governantes, sendo função do número de Richardson normal (RiN ≈ 0,41). Inclusi-ve, o escoamento assemelhou-se ao escoamento uniforme em canal, de modo que, para uma mesma descarga, o escoamento ajustou-se a uma mesma declividade (S ≈ 0,07) e coeficiente de resistência (cf ≈ 0,015). Os resultados indicam para a potencialidade das correntes de tur-bidez em gerar as chamadas Ondas Sedimentares, estruturas encontradas em ambientes natu-rais semelhantes às antidunas fluviais. A evolução temporal da declividade e sua importância para obtenção de um estado de equilíbrio, indica que, através da manutenção de uma descarga de sedimentos (e.g. por cheias fluviais, instabilidades de acumulação deltaica), as correntes tem capacidade de alcançar um estado de equilíbrio com o leito, mesmo em regime de deposi-ção. Boas correlações dos experimentos simulados com o uso de modelos de previsão de for-mas de fundo fluviais e a desenvolvimento similar das ondulações geradas são novos indícios que atestam a semelhança entre os mecanismos de geração e formação das formas de fundo às geradas por escoamentos fluviais. Além disso, a caracterização da camada basal da corrente, responsável pela maior parte do transporte sedimentar e com perfis característicos semelhan-tes aos de escoamento fluviais, geraram melhor correlação dos dados experimentais com os modelos fluviais. / Turbidity currents were simulated in laboratory in order to allow the flows to reach an dynamic equilibrium condition, which is related to natural flows of great potential of transfer-ring sediment into the submarine basin. Natural observation and measurements from turbidity currents are very rare due to its unpredictability and difficulties, however its role in the gener-ation of hydrocarbons reservoirs it is widely recognized. Two experimental series were per-formed with the use of an unidirectional tank (5,38 m long, 0,30 m wide and 0,38 m high), which sited in a slope of 3 degrees. The flows were composed by kaolin (ds = 23um) and fed the tank continuously with the same discharge (q = 21/s). High concentration (Phase A – Cv = 2,7%) flows accelerated trough time, diluting it and reducing shear on the bed. Phase B experiments (low conc. – Cv = 1,25%) indicated flow retraction (lower H and U) and the development of a high concentration basal layer, together with higher bed shear. The equilib-rium stage between the flow and the bedforms was verified with the use of theoretical models and governing equations, at the end it was verified that it was a function of the normal Rich-ardson number (RiN ≈ 0,41). Plus, a similar behavior of the flow with uniform open channel flows was verified, in a way that for a given discharge, the flow was set to the same slope (S ≈ 0,07) and drag coefficient (cf ≈ 0,015). Also, new results indicate the potential of tur-bidity currents to generate sedimentary waves, particular features found in natural environ-ments generally associated with antidunes. The temporal evolution of the bed slope was very relevant to the flow equilibrium stage; so that in the natural environment periodic discharges (e.g. river floods, instabilities of deltaic accumulation) could allow turbidity currents reach an equilibrium stage with the bed through deposition. Good correlation with experimental data of fluvial bedforms prediction models and similar development of resulting ripples are new evi-dence of similarity between mechanisms of generation and evolution of the fluvial and turbid-ity currents bedforms. Besides that, an improvement of the correlation was observed when characteristic scales of the basal layer were used, which is a region of high sediment transport having typical profiles very similar to fluvial ones.

Ensaios experimentais foram realizados com o intuito de criar condições ao escoamento das correntes de turbidez a alcançar um estado de equilíbrio dinâmico, o qual é associado à escoamentos com alta capacidade de transferência de sedimentos para a bacia submarina. De-vido à sua imprevisibilidade e dificuldades de medição, os dados obtidos em ambientes natu-rais das correntes de turbidez são escassos, porém sua importância na geração de reservas de hidrocarbonetos é amplamente reconhecida. Duas séries experimentais foram realizadas, para tanto, um canal unidirecional (5,38 m (C) x 0,30 m (L) x 0,38 m (A)) foi utilizado, sob uma declividade de 3°. As correntes foram compostas por caulim fino (ds = 23um) e uma des-carga contínua ( q = 21/s) foi mantida em todo o experimento. Nos ensaios de maior concen-tração (Fase A – Cv = 2,7%), o escoamento acelerou ao longo do tempo, diluindo-se e di-minuindo a resistência junto ao leito. Já a Fase B (menor concentração – Cv = 1,25%) indica uma retração do fluxo (redução na espessura), desenvolvendo uma camada basal de maior concentração e cisalhamento. O estado de equilíbrio do escoamento, a partir da formação e equilíbrio das formas de fundo, foi atestado através da análise dos modelos teóricos e das equações governantes, sendo função do número de Richardson normal (RiN ≈ 0,41). Inclusi-ve, o escoamento assemelhou-se ao escoamento uniforme em canal, de modo que, para uma mesma descarga, o escoamento ajustou-se a uma mesma declividade (S ≈ 0,07) e coeficiente de resistência (cf ≈ 0,015). Os resultados indicam para a potencialidade das correntes de tur-bidez em gerar as chamadas Ondas Sedimentares, estruturas encontradas em ambientes natu-rais semelhantes às antidunas fluviais. A evolução temporal da declividade e sua importância para obtenção de um estado de equilíbrio, indica que, através da manutenção de uma descarga de sedimentos (e.g. por cheias fluviais, instabilidades de acumulação deltaica), as correntes tem capacidade de alcançar um estado de equilíbrio com o leito, mesmo em regime de deposi-ção. Boas correlações dos experimentos simulados com o uso de modelos de previsão de for-mas de fundo fluviais e a desenvolvimento similar das ondulações geradas são novos indícios que atestam a semelhança entre os mecanismos de geração e formação das formas de fundo às geradas por escoamentos fluviais. Além disso, a caracterização da camada basal da corrente, responsável pela maior parte do transporte sedimentar e com perfis característicos semelhan-tes aos de escoamento fluviais, geraram melhor correlação dos dados experimentais com os modelos fluviais. / Turbidity currents were simulated in laboratory in order to allow the flows to reach an dynamic equilibrium condition, which is related to natural flows of great potential of transfer-ring sediment into the submarine basin. Natural observation and measurements from turbidity currents are very rare due to its unpredictability and difficulties, however its role in the gener-ation of hydrocarbons reservoirs it is widely recognized. Two experimental series were per-formed with the use of an unidirectional tank (5,38 m long, 0,30 m wide and 0,38 m high), which sited in a slope of 3 degrees. The flows were composed by kaolin (ds = 23um) and fed the tank continuously with the same discharge (q = 21/s). High concentration (Phase A – Cv = 2,7%) flows accelerated trough time, diluting it and reducing shear on the bed. Phase B experiments (low conc. – Cv = 1,25%) indicated flow retraction (lower H and U) and the development of a high concentration basal layer, together with higher bed shear. The equilib-rium stage between the flow and the bedforms was verified with the use of theoretical models and governing equations, at the end it was verified that it was a function of the normal Rich-ardson number (RiN ≈ 0,41). Plus, a similar behavior of the flow with uniform open channel flows was verified, in a way that for a given discharge, the flow was set to the same slope (S ≈ 0,07) and drag coefficient (cf ≈ 0,015). Also, new results indicate the potential of tur-bidity currents to generate sedimentary waves, particular features found in natural environ-ments generally associated with antidunes. The temporal evolution of the bed slope was very relevant to the flow equilibrium stage; so that in the natural environment periodic discharges (e.g. river floods, instabilities of deltaic accumulation) could allow turbidity currents reach an equilibrium stage with the bed through deposition. Good correlation with experimental data of fluvial bedforms prediction models and similar development of resulting ripples are new evi-dence of similarity between mechanisms of generation and evolution of the fluvial and turbid-ity currents bedforms. Besides that, an improvement of the correlation was observed when characteristic scales of the basal layer were used, which is a region of high sediment transport having typical profiles very similar to fluvial ones.

As correntes de turbidez de alta densidade e seus depósitos resultantes, ainda hoje, não são um fenômeno totalmente explicado/classificado, tanto no meio científico, como na indústria, em especial, a do petróleo. Visando buscar o entendimento hidrodinâmico e deposicional desses fluxos gravitacionais de sedimentos naturais, este trabalho realizou um estudo experimental (modelagem física) deste fenômeno em laboratório. Através da modelagem física foi possível realizar 25 simulações experimentais com diferentes tipos de materiais sedimentares, no caso, esferas de vidro ( m ~ 2600kg/m³), simulando as frações areia fina e silte, e o caulim ( m ~ 2600kg/m³), representando as frações de argila nesses escoamentos. As faixas de concentrações volumétricas utilizadas nos experimentos foram de 2,5%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30% e 35%. Para esses intervalos de concentrações foram utilizadas três diferentes proporções de argila na mistura, no caso fluxos não coesivos (0% de argila), fluxos mistos (com 50% de argila) e fluxos coesivos (100% de argila). Ainda, para a concentração volumétrica de 20%, foram realizados quatro ensaios adicionais com 10%, 25%, 75% e 90% de argila na mistura, englobando a transição de um fluxo não coesivo para coesivo. Os experimentos utilizaram um canal de acrílico (4,5 x 0,2 x 0,5 m) e a simulação se deu através da metodologia de pulso de material, a qual utilizou 120 litros de mistura de água e sedimento, que era lançada, instantaneamente, no interior do tanque, através da abertura de uma comporta. Para o registro dos ensaios foram utilizadas duas câmeras digitais, além de um medidor de velocidade ultrassônico (UVP) com dez transdutores, distribuídos ao longo de 15 cm e instalado a 340 cm da fonte. Ao seu lado, foram colocadas quatro sondas de medição da concentração da mistura (UHCM), as quais amostravam uma faixa de 10 cm do interior do fluxo. Para todas as misturas utilizadas, foi realizada a sua caracterização reológica, com o uso de um reômetro. Para a avaliação do depósito, foram coletadas amostras indeformáveis do depósito, em três locais distintos que foram, posteriormente, processadas em um microscópio eletrônico de varredura - MEV. A partir dos dados da caracterização reológica das misturas utilizadas nos experimentos, foi possível estabelecer o modelo da relação tensão/deformação, bem como as equações constitutivas de determinação da viscosidade dinâmica (e/ou aparente) da mistura em relação a concentração volumétrica, gradiente de deformação e presença de argila. Com os dados do registro de vídeo foi possível caracterizar, via um método desenvolvido com uso de uma lousa interativa, a série temporal de três espessuras geométricas da corrente. Aliado aos dados de velocidade e de concentração obtidos nos equipamentos de medição, foi possível avaliar as propriedades hidrodinâmicas das correntes, tais como as séries temporais de velocidade, concentração e geometria, os seus perfis verticais médios, a adimensionalização dos perfis de velocidade e concentração, relações adimensionais entre esses parâmetros, bem como as definições da tensão de cisalhamento junto ao fundo, da espessura da subcamada viscosa e da vazão mássica de sedimentos. Os depósitos foram avaliados em duas escalas distintas: em macro-escala, com a avaliação da espessura e granulometria do depósito ao longo da distância, balanço de massa de sedimentos e determinação da taxa de deposição (com o auxílio das imagens do vídeo); e em micro-escala, através do uso de imagens microscópicas obtidas a partir de amostras indeformáveis do depósito resultante, onde foi possível obter a distribuição do tamanho do grão médio ao longo da vertical (gradação), a porcentagem de cada tipo de sedimento e laminações dos grãos. A partir dos resultados apresentados na caracterização reológica das misturas, nas propriedades hidrodinâmicas, geométricas e deposicionais, foi realizado uma síntese agrupando estas propriedades, considerando, ao todo, 22 parâmetros de classificação. Um diagrama de três entradas (concentração volumétrica, presença de argila e o comportamento reológico da mistura) foi construído e, como resultado, foi possível definir seis regiões de reologia/fluxo/depósito que apresentam uma condição de causa (fluxo) com consequência (depósito) características. As seis regiões podem ser resumidas no que segue: Região I – Fluxo Newtoniano de baixa concentração, turbulento e subcrítico, mantidos pela componente ascendente da turbulência, com deposição de partículas individuais que geraram depósitos gradados normalmente com ou sem presença destacada de camada selante de argila no topo. Região II – Fluxo Newtoniano de média concentração, turbulento e supercrítico com a formação de uma camada turbulenta ondulada (deformável) e mais concentrada e com presença de argila junto ao fundo, mantido pela turbulência e com influência da decantação impedida que geraram depósitos parcialmente segregados (maciços) junto à base e gradados normalmente junto ao topo, com ou sem presença destacada de camada selante de argila. Região III – Fluxo Newtoniano de mais alta concentração, turbulento, supercrítico com nítida estratificação (bipartição) de uma camada turbulenta fortemente ondulada (deformável) e mais concentrada junto ao fundo, mantido pela turbulência e com influência da decantação impedida, com uma deposição de grãos mais abrupta (próximo ao congelamento friccional), gerando depósitos menos segregados (maciços) junto à base e com uma gradação normal junto ao topo, com ou sem presença destacada de camada selante de argila. Região IV – Fluxo não Newtoniano de média concentração, baixa turbulência, supercrítico, com formação de uma camada lamosa mais concentrada junto ao fundo com menores ondulações, com influência das forças viscosas e coesivas, com formação de um “plug” de sedimentos (congelamento coesivo) que formou depósitos do topo à base por congelamento coesivo com uma camada de grãos não coesivos levemente gradados junto ao fundo, com uma camada lamosa com grãos não coesivos dispersos não gradados na matriz e com a presença de uma camada selante. Região V- Fluxo não Newtoniano de alta concentração, com uma turbulência nos instantes iniciais, subcrítico, com formação de uma camada lamosa mais concentrada junto ao fundo com ondulações, influência das forças viscosas, empuxo e coesivas (matriz coesiva), com formação de um “plug” homogêneo de sedimentos (congelamento coesivo) que formou depósitos do topo à base por congelamento coesivo, depósito não gradado com predominância de uma matriz lamosa com grãos dispersos, com ou sem a presença de um depósito gradado no topo resultado do fluxo remanescente do corpo e cauda. Região VI – Fluxo não Newtoniano de alta concentração, dominado pelas forças viscosas, subcrítico, com formação de uma camada lamosa mais concentrada junto ao fundo com poucas ondulações, fortemente resistente ao escoamento (yield strength) devido ao empuxo e as forças coesivas (matriz coesiva), com formação de um “plug” homogêneo de sedimentos (congelamento coesivo) que formou depósitos do topo à base por congelamento coesivo, depósito não gradado com predominância de uma matriz lamosa com grãos dispersos, com ou sem a presença de um depósito gradado no topo resultado do fluxo remanescente do corpo e cauda. Por fim, as características de fluxo e depósito obtidas nesses seis modelos foram comparadas com as classificações encontradas na literatura sobre fluxos gravitacionais de sedimentos, mais especificamente, com correntes de turbidez de alta densidade. Foi proposta então, uma classificação inédita para esses fluxos, baseada na concentração volumétrica, presença de argila e comportamento reológico das misturas, além de considerar a evolução e transformação destes fluxos ao longo do espaço. Pela nova classificação proposta, os fluxos extremos seriam aqueles que são amplamente aceitos: correntes de turbidez de baixa densidade (região I) e os fluxos de detritos (regiões V e VI). Os fluxos das regiões II, III foram classificados com as correntes de turbidez de alta densidade inercial, devido à predominância das forças inerciais no escoamento e a região IV foi classificada como correntes de turbidez de alta densidade viscosa, devido à influência do aumento da presença de argila no escoamento, o que causou significativas mudanças no fluxo e depósito. / Our ability to interpret the deposits of sediment gravity flows in the marine realm has been greatly restricted by our lack of understanding of their flow processes. This limitation is reflected in the numerous classification schemes and the difficulty in using terms such as low and high-density turbidity currents. Here we report a novel experimentally-derived classification scheme that for the first time identifies flow types and quantifies their transition points. A series of 25 experiments with non-cohesive, mixed and cohesive high-density turbidity currents were performed in order to study the depositional-process based hydrodynamic and rheological properties of these flows. Three types of turbidity current were studied at eight different volumetric concentrations between 2.5% and 35%. The flows carried a mixture of non-cohesive (siltsized glass beads) and cohesive sediment (kaolin) at different clay-silt ratios. Detailed time-series of flow structure, suspended sediment concentration and flow velocity were collected using Digital Video Cameras, Ultra-High Concentration Meters and Ultrasonic Doppler Velocity Probes. The rheological properties of the mixtures were also evaluated. The hydrodynamic properties of the flows were determined using changing flow geometry, and high-frequency time-series, depth-average values and vertical profiles of velocity and sediment concentration. Moreover, the deposits were studied using Scanning Electron Microscopy. Six types of flows were distinguished based on a comparison of hydrodynamic, depositional and rheological properties. A 3D phase diagram was created, showing the boundaries between these flow types in terms of rheological behaviour, bulk volumetric concentration and clay concentration. The main characteristics of the flow types are: Type I: Low density flow; Newtonian; grains supported by upward component of turbulence; no hindered settling; segregation of grains and normally graded beds. Type II: Newtonian; grains supported by turbulence; turbulent flow with gently undulating high-concentration near-bed layer; partial hindered settling and partial size segregation forming partially graded beds. Type III: Newtonian; fully turbulent flow with strongly undulating high-concentration near-bed layer; hindered settling resulting in rapid deposition and generation of partially graded beds. Type IV: non-Newtonian; viscous flow; formation of “plug” and shear flow (mud layer close the bottom); viscous forces cause freezing of the flow and forming graded beds of muddy sand. Types V and VI: non-Newtonian; viscous flow with thick mud layer; grain support by matrix strength; weakly undulating internal mud layer; cohesive freezing forms an ungraded muddy sand with coarse-tail grading on top. A new process-related classification of sediment gravity flows is proposed. Type I resembles classic low-density turbidity current behavior, and types V and VI are close to the debris flow behavior. Types II and III are classified as inertial high-density turbidity currents, due to flow turbulence and model IV represents a viscous high-density turbidity current, due to the high concentrations of clay and its cohesive influence on flow and deposit.

Orientador: Regina Maura Bueno Franco / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-10T22:08:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CantusioNeto_Romeu_D.pdf: 1288923 bytes, checksum: 6747f006dc8fe56fe9a7284e80649fe0 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A veiculação hídrica tem sido considerada uma das principais vias de transmissão de giardiose e criptosporidiose sendo implicada na ocorrência de vários surtos de gastroenterites, em vários países nos últimos anos. Diante deste panorama, no Brasil foi emitida Portaria 518/04 (Ministério da Saúde), que recomenda a pesquisa destes protozoários em água de consumo humano. Por este motivo, o objetivo deste estudo foi realizar um estudo comparativo entre as metodologias de concentração já existentes: Filtração em Membrana (FM) e Floculação em Carbonato de Cálcio (FCC), tecendo uma análise crítica das mesmas e verificando-se a sua aplicabilidade em amostras naturais de água superficial do Rio Atibaia. Este estudo foi conduzido em duas etapas: na primeira, foram realizados 52 experimentos, visando analisar o desempenho dos métodos propostos determinando-se a precisão inicial em amostras de água reagente inoculadas com suspensões comerciais de cistos e oocistos Easy Seed® (Biotecnology Frontiers, Austrália), aplicando-se ou não a etapa de purificação mediante o uso da separação imunomagnética. Quando foram avaliadas amostras do rio Atibaia, a suspensão comercial de cistos e oocistos utilizada para a contaminação artificial foi Color Seed® (Biotecnology Frontiers, Austrália). Em uma segunda etapa, um total de 36 experimentos foi conduzido com o objetivo de se avaliar o comportamento dos mesmos métodos frente a fatores interferentes, característicos da matriz de água bruta superficial, entre eles a turbidez. Nos experimentos controle com amostra de água reagente, a metodologia de FM recuperou mais organismos (21,5 % dos oocistos e 25,0 % dos cistos), quando comparada com a metodologia de FCC (5,3 % e 5,8 % dos oocistos e cistos, respectivamente). A inclusão da etapa de purificação por separação imunomagnética (IMS) não resultou num aumento na recuperação de cistos e oocistos nestas metodologias (FM e FCC). Nos experimentos com amostras de água do Rio Atibaia, de uma maneira geral, a metodologia de FCC apresentou melhor desempenho de recuperação dos organismos e quando incluída a etapa de IMS, uma melhora ocorreu apenas para a recuperação de cistos de Giardia spp. Quando avaliada amostras de água bruta superficial do rio Atibaia em condições de turbidez até 50 NTU a etapa de purificação por IMS acarretou uma maior eficiência de recuperação de cistos de Giardia spp. e oocistos de Cryptosporidium spp., para as duas metodologias de concentração. Quando a turbidez das amostras foi superior a 50 NTU, uma melhora da recuperação ocorreu apenas para Cryptosporidium spp, utilizando-se o método de FM. Assim, ambas as metodologias avaliadas, mostraram-se eficientes para serem aplicadas em um monitoramento desses protozoários em amostras hídricas, mesmo em situações de alta turbidez. A etapa de purificação pela separação imunomagnética nem sempre apresentou um ganho na recuperação dos organismos e, as variações nos valores de recuperação para ambos os protozoários, são inerentes aos protocolos utilizados e também associados à matriz analisada. A FM é indicada pela praticidade, tempo e resultados, podendo auxiliar para o conhecimento da ocorrência destes patógenos e assim, minimizar a possibilidade de sua transmissão mediante veiculação hídrica / Abstract: The waterborne transmission route of giardiosis and criptosporidiosis has been considered the major one, causing the occurrence of several gastroenteritis outbreaks in several countries in the last years. Looking to this panorama, was published in Brazil the Governmental Decree 518/04 (Health Department), that recommends the research of these protozoa in water samples. For this reason, the goal of this study was to accomplish a comparative study between Membrane Filtration (MF) and Calcium Carbonate Flocculation (FCC) concentration methodologies, doing a critical analysis of both and verifying its apply in natural samples of Atibaia River superficial water. Two stages took place: in the first one, 52 experiments were carried out, aiming to analyze the performance of the methods proposed, determining the initial precision in samples of reagent water inoculated with commercial suspensions of cysts and oocysts (Easy Seed®-Biotecnology Frontiers Australia), applying or not the purification step by Immunomagnetic Separation. When natural water samples were evaluated, the commercial suspension of cysts and oocysts utilized for the artificial contamination was (Color Seed®-Biotecnology Frontiers Australia). In a second step, 36 experiments were carried out aiming to evaluate the behavior of the methods facing interferential factors, peculiar of the superficial raw water matrix, as turbidity. In the trial control with reagent water sample, the FM methodology recovered more organisms (21.5% of the oocysts and 25.0% of the cysts), in comparison to the FCC methodology (5.3% of the oocysts and 5.8% of the cysts). The purification step by Immunomagnetic Separation (IMS) did not show an improvement in the recovery of cysts and oocysts in these methodologies (FM and FCC). In the experiments with natural water performance of the organisms and when IMS step was included, an improvement occurred just for the recovery of Giardia spp. cysts. When superficial raw water of Atibaia river samples with turbidity up to 50 NTU were evaluated, the purification step by IMS showed higher efficiency in the recovery of Giardia spp. cysts and Cryptosporidium spp. oocysts, for both concentration methodologies. When the turbidity of the sample was over 50 NTU, a recovery improvement occurred just for Cryptosporidium spp, using the FM method. Thus, both methodologies showed efficiency in monitoring these protozoa in water samples, even in situations of high turbidity. The purification step by Immunomagnetic Separation not always showed gain in the recovery of the organisms and the variations in the values of recovery for both protozoa are inherent to the protocols that were used and also associated to the analyzed matrix. However, the FM method is indicated for its practicability, time and results, being able to help the knowledge of the occurrence of these pathogens and minimize the possibility of its transmission by waterborne route / Doutorado / Parasitologia / Doutor em Parasitologia

[pt] A combinação de modelos numéricos com modelos computacionais tem contribuido muito para o melhor entendimento matemático de fluxos gravitacionais, porém esses modelos não podem substituir a análise através de trabalhos experimentais. O uso de modelos físicos em escala provou ser essencial na validação de equações para modelagem de correntes de turbidez. Com o objetivo de diminuir o nível de dificuldade em modelar numericamente essas correntes e de gerar modelos computacionais de alto desempenho, algumas simplificações foram feitas durante o desenvolvimento das equações de velocidade. Dessa forma, para provar que tais simplificações não iriam alterar os resultados numéricos do modelo, foram realizados inúmeros experimentos, coletando informações sobre a evolução espaço- temporal de velocidades das correntes de turbidez não- confinadas com e sem partículas. Comparando os resultados do modelo numérico com os do modelo físico, foi concluído que, infelizmente, as aproximações influenciaram os resultados. Contudo, os dados e a comparação visual entre as simulações também revelaram alguns resultados encorajadores, os quais estimularão pesquisas futuras para se melhorar a precisão da equação de velocidade utilizada no modelo numérico. / [en] The combination between numerical and computer models has improved dramatically the mathematical understanding of gravity currents; however, these models can not replace the analysis by experimental work. The use of scaled analogue models, or physical models, proved to be essential in validating velocity equations for turbidity currents. In order to reduce the level of difficulty to model mathematically these currents, some approximations were applied during the development of the velocity equation. Therefore, willing to prove that these approximations would not compromise the numerical results, innumerous experiments were performed to acquire a spatio-temporal velocity evolution database for both unconfined particle free and particulate turbidity flows. Comparing the results from the numerical and physical simulations, it was concluded that, unfortunately, the approximations have influenced the numerical results. Nevertheless, the data and visual comparisons between the simulations also revealed some encouraging results, which will stimulate some future research to improve the accuracy of the depth-averaging velocity equation.

A dupla filtração pode ser considerada como uma das mais promissoras tecnologias para tratamento de água, estimando-se que grande parte das necessidades de tratamento poderiam ser satisfeitas com o uso desta tecnologia. Alguns aspectos ainda não devidamente esclarecidos até o presente sobre esta tecnologia estão relacionados ao tratamento de água com turbidez elevada. Com a montagem e operação de uma instalação piloto, constituída de dois sistemas de dupla filtração (sistema 1: filtro ascendente de areia grossa e filtro descendente de areia e sistema 2: filtro ascendente de pedregulho e filtro descendente de areia), foi realizada uma investigação experimental com águas de estudo preparadas com caulinita (água tipo I com turbidez em torno de 100 uT e água tipo II com turbidez em torno de 300 uT). A coagulação foi realizada com o sulfato de alumínio, sem o uso de alcalinizante ou de acidificante, para que resultasse potencial zeta próximo de zero. A operação de ambos os sistemas foi efetuada com e sem descargas de fundo intermediárias nos filtros ascendentes, e foram variadas as taxas de filtração em ambos os filtros (de 120 a 240 m&sup3/m&sup2.d nos filtros ascendentes e de 180 a 300 m&sup3/m&sup2.d nos filtros descendentes). Concluiu-se principalmente que os dois sistemas foram capazes de produzir água filtrada com turbidez consistentemente menor que 0,5 uT e que a produção efetiva de água depende da turbidez da água de estudo, das taxas de filtração, da execução das descargas de fundo intermediárias e da carga hidráulica disponível para retenção de sólidos. / Double filtration may be considered one of the most important technologies for water treatment. It has been estimated that most of water treatment can be efficiently achieved with the use of this technology, although some design and operational aspects related to the high turbidity of the influent water have not been fully studied until the present time. A pilot plant was built comprising two double filtration systems (system 1 with an upflow coarse sand filter followed by a downflow fine sand filter; system 2 with an upflow gravel filter followed by a downflow filter identical to that used in system 1). The experimental investigation was carried out using influent waters prepared with kaolin (water type I with turbidity of approximately 100 NTU and water type II with turbidity of approximately 300 NTU). Coagulation was accomplished by using aluminum sulfate (no acid or alkaline products) so that the zeta potential resulted approximately zero. The operation of both systems was carried out with and without intermediate down flushes during the runs. Filtration rates in the filters of both systems varied from 120 to 240 m&sup3/m&sup2.d in the upflow filters and from 180 to 300 m&sup3/m&sup2.d in downflow filters. It was mainly concluded that both systems resulted capable to produce filtered water with turbidity consistently lower than 0.5 NTU and that the net production was related to the influent water turbidity, filtration rates, execution of intermediate down flushes and the hydraulic head provided for solids retention in both filter of each double filtration system.

Diferentes floculantes ecológicos têm sido estudados na literatura para o tratamento de água. Entre tais substâncias, a quitosana e os taninos têm sido utilizados, regularmente, em diversos trabalhos relacionados ao tratamento de água. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi a obtenção de microesferas de quitosana comercial (QTSc) e tanino extraído da casca de Eucalyptus urograndis (TAN), para a utilização piloto no tratamento de água bruta com baixa turbidez (100-110 NTU). Primeiramente, avaliou-se o grau de desacetilação da quitosana comercial (QTSc) e da quitosana na microesfera (QTSm) para a avaliação da porcentagem de grupamentos aminas livres ou desacetiladas. Em seguida, a quitosana desacetilada foi utilizada como matriz na preparação de microesferas empregando duas concentrações de TAN (5,0 e 7,5 % v/v). O material preparado foi caracterizado por FTIR, DRX, MEV e TGA. Os espectros de FTIR apresentaram aumento da intensidade dos picos à medida que havia aumento de concentração de TAN nas microesferas formadas. Os espectros de DRX apresentaram um material amorfo. As micrografias por MEV mostraram que a interação da QTS com o TAN modifica as características superficiais da microesfera provocando mudanças na superfície. As análises de DTA/TGA mostraram que as microesferas preparadas com 0 e 5% apresentaram três estágios de degradação térmica e dois estágios para QTS/TAN 7,5% mostrando que o material com QTS/TAN 7,5% apresenta resistência térmica diferenciada quando comparado ao QTS/TAN 0 e 5%. As microesferas foram avaliadas em ensaios de coagulação/floculação por Jar test no tratamento de água bruta utilizando planejamento fatorial experimental (23) no qual fatores utilizados os paramentos de massa de coagulante de 10 mg e 25 mg, pH=7,0 e pH=8,0 e tempo de decantação de 15 min e 30 min. Os fatores foram avaliados quanto a porcentagem de remoção de turbidez e cor. Os resultados mostraram-se satisfatórios quanto a remoção de turbidez, com mínimo de 51,52 % e máximo de 76,67 % e remoção de cor com mínimo de 42,86 % e máximo de 66,00 %. Os melhores resultados de % remoção foram obtidos quando foram utilizadas as microesferas de QTS/TAN 5% em pH = 8,0 com tempo de decantação de 30 min e massa de coagulante de 25 mg. Os resultados permitiram avaliar as microesferas de QTS/TAN como materiais promissores no tratamento de água. / Different ecological flocculants have been studied in the literature for treatment of water and wastewater. Among such substances, chitosan and tannins have been used regularly in several works related to water treatment. In this context, the aim of this study was to obtain commercial chitosan microspheres (QTSc) and tannin extracted from barks of Eucalyptus urograndis (TAN) for pilot utilization in the treatment of raw water with low turbidity (100-110 NTU). At first degree of deacetylation of both, commercial chitosan (QTSc) and the chitosan microsphere (QTSm) was verified for assessment of degree of deacetylation of amines. Microspheres were prepared at different concentrations of TAN ranging from 0 - 7.5% v/v and then characterized by FTIR, XRD, SEM and DTA/TGA. FTIR showed an increase of peak intensity as increased the concentration of the TAN microspheres formed. XRD presented an amorphous material. SEM micrographs allowed verifying the interaction of chitosan and tannin in the modification of the surface. Analyses of DTA/TGA showed that chitosan microspheres CTS/TAN 0% and 5% exhibited three stages of thermal degradation and two stages were observed for 7.5% CTS/TAN, allowed to conclude that CTS/TAN 7.5% has lower heat resistance compared to CTS/TAN 0 and 5%. The microspheres were evaluated in terms of coagulation/ flocculation assays by Jar test using an experimental factorial design (23). The coagulant mass of 10 mg and 25 mg, pH = 7.0 and pH = 8.0 and settling time of 15 min and 30 min were used as main factors. The factors were assessed for percentage removal of turbidity and color, which gave satisfactory results in the removal of turbidity with a minimum at 51.52% and a maximum at 76.67% and color removal with a minimum at 42.86% and maximum at 66.00%. The best results of were obtained using microspheres CTS/TAN 5% at pH 8.0 and settling time of 30 min and 25 mg of coagulant. Microspheres of CTS/TAN are promising in the treatment of water, but additional studies are necessary for searching the better conditions/results for water treatment.