O objetivo deste trabalho foi aperfeiçoar o filtro lento em escala domiciliar (FLD) à realidade das comunidades isoladas brasileiras com o uso conjunto de pré-tratamento e pós-tratamento acessíveis. As espécies cactáceas Opuntia cochenillifera e Opuntia ficus indica foram avaliadas em ensaios de tratabilidade como coagulantes naturais em pó. A melhor condição para remoção de turbidez e cor aparente foi com 30 mg.L-1 de O. cochenillifera em pH sem a necessidade de correção (± 6,8). O pré-tratamento adaptado às comunidades isoladas utilizando o coagulante natural apresentou valores compatíveis de turbidez (7,83 ± 2,32 uT) para inserção aos filtros. Os FLDs em fluxo contínuo (taxa de filtração de 1,22 m³/m².dia) e em fluxo intermitente (taxa de filtração máxima de 2,79 m³/m².dia) demonstraram redução da turbidez, da cor aparente, dos coliformes totais e da Escherichia coli e produziram água filtrada com ausência de cistos de Giardia spp. e oocistos de Cryptosporidium spp. O FLD em fluxo contínuo teve a maior eficiência em relação à turbidez (± 81,2%); enquanto que o FLD operado em fluxo intermitente apresentou melhores eficiências para a remoção da cor aparente (48,4%), dos coliformes totais (2,60log ± 0,99) e da E. coli (2,86log ± 0,79). Os principais microrganismos atuantes no schmutzdecke dos FLDs foram ciliados (como, por exemplo, a Vorticella sp.), nematódeos e rotíferos. A esponja-vegetal (Luffa cylindrica) e o quiabo (Hibiscus esculentus) foram ponderados como desinfetantes alternativos para o pós-tratamento aos FLDs. As sementes da L. cylindrica e o fruto da H. esculentus foram avaliados através do preparo do extrato e as folhas da L. cylindrica através do preparo em pó. A melhor condição para inativação de E. coli foi com 1 g.L-1 do extrato de H. esculentus em pH sem a necessidade de correção (± 6,8) durante um tempo de contato de 30 min. Essa condição forneceu 1,12log (± 0,16) para a inativação de E. coli, contudo não afetou a viabilidade dos (oo)cistos de Giardia spp. e Cryptosporidium spp. Em ensaios toxicológicos com Chironomus xanthus, a água filtrada não apresentou toxicidade. / The aim of this study was to improve the household-scale slow sand filter (HSSF) to the reality of isolated Brazilian communities with combined use of pre-treatment and post-treatment approachable. Cacti species Opuntia cochenillifera e Opuntia ficus indica were evaluated in Jar tests as powder natural coagulants. The best condition for turbidity and apparent color removal was with 30 mg.L-1 of O. cochenillifera at pH without correction (± 6,8). Pre-treatment adapted to isolated communities using natural coagulant showed compatible turbidity values (7.83 ± 2.32 uT) for insertion into the filters. The HSSFs with continuous (filtration rate of 1,22 m³/m².day) and intermittent operation (maximum filtration rate of 2,79 m³/m².day) demonstrated reductions in turbidity, apparent color, total coliforms and Escherichia coli and produced filtered water without Giardia spp. cysts and Cryptosporidium spp. oocysts. The HSSF in continuous operation had the highest turbidity efficiency (± 81.2%); while the HSSF in intermittent operation had showed better efficiencies for the apparent color (48,4%), total coliforms (2,60log ± 0,99) and E. coli (2,86log ± 0,79). The main microorganisms active in the schmutzdecke were ciliates (for example, Vorticella spp.) nematodes and rotifers. Luffa cylindrica and Hibiscus esculentus were evaluated as alternative disinfectant for post-treatment to HSSF. L. cylindrica seed and H. esculentus fruit were tested as extract and L. cylindrica leave was tested powder. The best condition for E. coli inactivation was with 1 g.L-1 of H. esculentus extract at pH without correction (± 6,8) during 30 min. This condition provided 1,12log (± 0,16) for E. coli inactivation, however did not affect Giardia spp. cysts and Cryptosporidium spp. oocysts viability. In toxicological tests with Chironomus xanthus, the filtered water showed no toxicity.

Para estudar a remoção de substâncias húmicas da água, foi utilizada uma instalação piloto de pré-oxidação e dupla filtração com filtro ascendente de areia grossa (FAAG) e filtro rápido descendente (FRD). Ozônio, peróxido de hidrogênio, peroxônio, tricloro-s-triazina-triona, dióxido de cloro, permanganato de potássio e hipoclorito de sódio foram utilizados como pré-oxidantes. A água de estudo era proveniente do Ribeirão do Feijão (São Carlos - SP) com adição de extrato de substâncias húmicas até cor verdadeira de 90 a 110 uH. O trabalho experimental foi realizado em quatro etapas: i) extração de substâncias húmicas; ii) ensaios em reatores estáticos; iii) ensaios na instalação piloto em escoamento contínuo sem pré-oxidação com taxas de filtração no FAAG entre 120 e 240 m3/m2d e no FRD entre 160 e 280 m3/m2d e; iv) ensaios na instalação piloto em escoamento contínuo sem e com pré-oxidação com taxas de filtração de 180 m3/m2 d no FAAG e 280 m3/m2d no FRD. Houve eficiência de remoção de substâncias húmicas nos ensaios sem pré-oxidação e com variação de taxas de filtração, eventualmente, observou-se residual de alumínio maior que 0,2 mg/L no efluente do FRD. Nos ensaios com pré-oxidação obteve-se redução de 50% na dosagem de coagulante, resultando em menores concentrações de alumínio residual nos filtros, e redução de 43 a 63% na perda de carga final do FAAG, comparando-se com o ensaio sem pré-oxidação. As amostras pré-oxidadas com ozônio apresentaram maiores concentrações de ácidos haloacéticos. No efluente do FRD, observou-se aumento das concentrações de trialometanos com o aumento do pH. Nos ensaios com dióxido de cloro e permanganato de potássio observaram-se menores concentrações de subprodutos. / A pilot plant of preoxidation and double filtration with coarse sand upflow filter (CSUF) and downflow filter (DF) was used with the purpose of removing humic substances of the water. Ozone, hydrogen peroxide, peroxone, chlorine, chlorine dioxide and potassium permanganate were used as preoxidants. The water of study was originating from Ribeirão Feijão (São Carlos - SP) with addition of extract of humic substances until true color from 90 to 110 uH. The experimental work was accomplished in four stages: i) extraction of humic substances; ii) tests in static reactors; iii) runs in the pilot plant in continuous flow without preoxidation with filtration rates in the upflow filter between 120 and 240 m3/m2d and in the downflow filter between 160 and 280 m3/m2d and; iv) runs in the pilot plant in continuous flow with and without preoxidation with filtration rates of 180 m3/m2d in the upflow filter and 280 m3/m2d in the downflow filter. There was efficiency of removal of humic substances in the runs without preoxidation with variation of filtration rates, but the effluent of the downflow filter presented aluminum residual larger than 0,2 mg/L. In the runs with preoxidation a reduction in the coagulant dosage of 50% was observed and consequently smaller concentration of aluminum residual in the effluent of the downflow filter, and reduction of 43 to 63% in the final load loss in the upflow filter, compared with the run without preoxidation. The preoxidaded water with ozone was verified higher concentration of haloacetic acids. In the effluent of the downflow filter was observed increase of trihalomethane concentrations with the increase of the pH. In the runs with chlorine dioxide and potassium permanganate were observed lower concentrations of byproducts.

No presente trabalho foi investigada a remoção de substâncias húmicas na Filtração em Mútiplas Etapas - FiME, com aplicação de ozônio antecedendo o processo de filtração lenta. A instalação piloto era constituída de um pré-filtro dinâmico operado com taxa de 18 m/dia, um pré-filtro de escoamento vertical ascendente operado com taxa de 12 m/dia e dois filtros lentos trabalhando com taxas de filtração iguais a 4 m/dia, com diferentes composições dos leitos filtrantes, sendo um somente de areia e o outro de areia e carvão ativado granular disposto como camada \"sanduíche\" entre duas camadas de areia, e sistema de ozonização. Foi injetada solução de substância húmica na água efluente do pré-filtro vertical ascendente, preparada a partir da turfa retirada de uma área localizada no município de Luís Antônio, para proporcionar aumento de cor verdadeira na água. A eficiência das unidades filtrantes, na remoção de matéria orgânica foi avaliada pela determinação de cor verdadeira, carbono orgânico dissolvido, absorvância a 254 nm e oxigênio consumido. O resultados obtidos mostraram que o filtro lento 1, com carvão ativado, foi superior na remoção de matéria orgânica nas duas carreiras desenvolvidas e que não houve diferença entre os filtros lentos quanto a remoção de Escherichia coli, bactérias heterotróficas, sólidos suspensos totais e ferro total. Fortes correlações entre cor verdadeira e absorvância foram identificadas na carreiras de filtração. O mesmo ocorreu só na carreira 3 entre carbono orgânico dissolvido e absorvância e entre COD e oxigênio consumido. / The current research was carried out investigate the removal of humic substances in the multistage filtration system - MSF, with ozone application upstream slow sand filters. The pilot plant was compose by one dynamic roughing filter operated at a filtration rate of 18 m/day, one upflow roughing filter with filtration rate of 12 m/day and two slow sand filters, both operated with filtration rate of 4 m/day, with different \"filtering beds\"; one with sand only and another with sand and granular activated carbon, disposed as a \"sandwich\" layer between two sand layers, and the ozonation system. Solution of humic substance was injected in the effluent water from the upflow roughing filter, which was prepared using turf extracted from Luís Antônio County, to provide a raise in the real color of the water. The efficiency of the filtering units in the remotion of organic matter was evaluated by using the following parameters: true color, dissolved organic carbon, Uv - absorbance at 254 nm and the consumed oxygen. The results show that the slow sand filter 1, with activated carbon, was better for the removal of organic matter in the two runs carried out and that there were no differences between the slow sand filters in the removal of Escheyichia Coli, heteroph bacteria, total suspended solids. Strong correlation between true color and UV - absorbance was identified in run 1. The same occurred in run 3, relating the dissolved organic carbon and UV - absorbance and between DOC and consumed oxygen.

Os filtros de fibras flexíveis são unidades de filtração direta, compostos por leito de microfibras. São operados com altas taxas de filtração, garantindo alta eficiência de remoção de sólidos suspensos. Neste estudo avaliou-se a influência dos diâmetros das fibras, da porosidade do leito e da taxa de filtração na eficiência de clarificação de uma água sintética, utilizando filtro de fibras de poliamida. Foram construídos três filtros com diâmetro interno de 28mm e porosidade de 84%, cada um com leito de 100 cm de comprimento e diâmetro de fibra de 0,03, 0,11 e 0,32 mm e um filtro de mesmo diâmetro e comprimento, composto por fibras de 0,03 mm e porosidade 93%. A distribuição de água na entrada do filtro foi composta por 4 orifícios periféricos de 3,5 mm e um orifício central de 8 mm (Fundo de filtro Tipo 1 – FTipo1). Essa mesma entrada foi utilizada para a distribuição de água e ar na lavagem. Em um segundo momento, avaliou-se outra distribuição de água na entrada do filtro, com apenas quatro orifícios periféricos (Fundo de filtro Tipo 2 – FTipo2). Nessa nova configuração de filtro, foram avaliados os filtros de fibras de 0,03 mm, em duas porosidades: 84% e 93%. A água sintética possuía turbidez de 9,51 ± 0,22 uT e cor aparente de 86,4 ± 4,5 uC. A coagulação foi realizada in-line com sulfato de alumínio na dosagem de 22,5 mg.L-1. Em todos os filtros foram avaliadas três taxas de filtração: 60, 80 e 100 m h-1 e estabeleceu-se os limites de turbidez na água filtrada de 0,5 e 2,0 uT para o final da carreira de filtração. A distribuição de água na entrada do filtro mostrou-se de extrema importância para o bom funcionamento do mesmo, pois, dependendo da sua configuração, podem ocorrer emaranhamentos das fibras, comprometendo a eficiência de remoção de cor e turbidez. O filtro com fundo FTipo1 apresentou qualidade satisfatória para o filtro de fibras com diâmetro 0,11 mm, produzindo água filtrada com turbidez abaixo de 2,0 uT. O filtro de fibras de 0,03 mm de diâmetro conseguiu produzir qualidade dentro do limite estabelecido em alguns ensaios, entretanto não houve repetibilidade devido ao emaranhamento ocorrido no leito. Já o filtro de fibras de diâmetro 0,32 mm não atingiu turbidez satisfatória. Os dois filtros de fibras com fundo FTipo2 e porosidades 93% e 84%, respectivamente, conseguiram atingir os valores impostos para a turbidez da água filtrada em todas as taxas estudadas (60, 80 e 100m h-1) , com exceção do filtro de 93% de porosidade que não atingiu a turbidez mínima de 0,5 uT quando operado uma taxa de 100 m h-1. Ao final estimou-se os volumes de água filtrada produzidos no intervalo de um dia (24h) para cada filtro que atingiu os limites de turbidez pré-estabelecidos. Dentre as variações testadas em FTipo1 e FTipo2, concluiu-se que o volume diário de água produzida aumenta proporcionalmente ao aumento da taxa de filtração. Esse estudo demonstrou que o diâmetro da fibra, a porosidade e o fundo do filtro são características essenciais para o bom funcionamento do filtro, influenciando na eficiência de remoção de turbidez e cor aparente da água afluente. / The flexible fiber filters are direct filtration module, made of microfibers filter media. They are operated with high filtration rates ensuring high solids removal efficiency. This study evaluated the influence of diameters of fibers, porosity and filtration rates in the clarification efficiency of synthetic water. Three filters have been constructed with internal diameter of 28 mm and porosity of 84%, each with a filter medium of 100 cm length and fiber diameter of 0.03, 0.11 and 0.32 mm, and a filter of the same diameter and length, comprises fibers of 0.03 mm and porosity of 93%. The water distribution at the filter inlet was composed by four peripheral holes of 3.5 mm and a central hole of 8 mm (filter bottom Type 1 - FType1). That same input was used for water and air distribution in the wash. In a second step, was evaluated other water distribution in the filter inlet, with only four peripheral holes (filter bottom Type 2 - FType2). In this new filter configuration were evaluated 0.03 mm fiber filters with two porosity values: 84% and 93%. The synthetic water had turbidity of 9.51 ± 0.22 NTU and apparent color of 86.4 ± 4.5 uC. The coagulation was performed in-line with aluminum sulfate at a dosage of 22.5 mg.L-1. In all three filters were evaluated three filtration rates: 60, 80 and 100 m / h and fixed the limits of the filtered water turbidity of 0.5 and 2.0 NTU at the end of the career filter. The water distribution in the filter inlet proved to be extremely important for the proper functioning of the same, because, depending on your configuration, entanglements can occur, compromising the color and turbidity removal efficiency. The bottom filter FType1 presented a satisfactory quality for the fiber filter diameter 0.11 mm, producing filtered water with turbidity below 2.0 NTU. The filter of 0.03 mm diameter fibers could produce water quality within the limit in some tests, however there was no repeatability due to entanglement occurred in the bed. Other way, the 0.32 mm diameter fiber filter has not reached satisfactory turbidity. The two fibers filters FType2 and porosity 93% and 84%, respectively, were able to achieve values imposed to the turbidity of the filtered water in all studied rates (60, 80 and 100 m.h-1), except 93% porosity filter witch not reached the minimum turbidity of 0.5 NTU when operated a 100 m.h-1 rate. At the end was estimated the volumes of the filtered water produced within one day (24h) for each filter that has reached the limits of predetermined turbidity. Among the variations tested FType1 and FType2, can be concluded that the daily water volume produced increases with the filtration rate increasing. This study demonstrated that the fiber diameter, porosity and filter bottom characteristics are essential for the proper functioning of the filter, influencing the apparent color and turbidity removal efficiency of influent water.

Os oocistos de Cryptosporidium spp. e os cistos de Giardia spp. podem gerar doenças de veiculação hídrica associadas a problemas de saúde pública. Os (oo)cistos são de difícil remoção e inativação durante o tratamento de água, principalmente devido ao tamanho reduzido e à resistência ao processo de cloração. Além disso, os métodos de detecção de protozoários na água apresentam elevado custo e estão sujeitos à grande variabilidade e à baixa reprodutibilidade, especialmente em águas de elevada turbidez. Com água de estudo com turbidez de aproximadamente 110 uT, ensaios de tratabilidade com cloreto de polialumínio foram feitos em jarteste para a obtenção da água de lavagem dos filtros (ALF) e do resíduo sedimentado. O método escolhido para detecção de (oo)cistos foi a centrifugação direta com adição de solução de dispersão ICN 7X seguido de IMS com duas dissociações ácidas (CD + ICN 7X). O tratamento dos resíduos objetivou a inativação dos (oo)cistos, por meio de danos à estrutura celular dos parasitos, identificada pela incorporação do corante iodeto de propídio no microrganismo. Para o método CD + ICN 7X, menor interferência na viabilidade dos (oo)cistos foi observada em relação à floculação em carbonato de cálcio e melhor recuperação do que a centrifugação direta. O controle de qualidade analítica desse método, feito com suspensão do kit EasySeed®, apresentou recuperação de 2,8±0,8% de oocistos e 7,8±2,9% de cistos para a ALF e de 3,3±2,0% e 24,8±8,0%, para oocistos e cistos no resíduo sedimentado. Apenas a recuperação de cistos de Giardia spp. no resíduo sedimentado atendeu aos padrões recomendados pelo Método 1623.1 da USEPA. A presença de microesferas magnéticas aderidas aos (oo)cistos foi observada nos poços de leitura após a IMS, indicando limitações desse método de purificação. Para o tratamento alcalino do resíduo sedimentado, a dosagem de 27mg/100mL foi testada para os tempos de 3 e 5 dias e, respectivamente, foram obtidos 1,85 e 3,0 log de inativação de oocistos e 2,05 e 2,14 log de inativação para cistos. Para o processo de ozonização da ALF, avaliado apenas para oocistos, as inativações de 2,83 log e 3,44 log foram obtidas para as dosagens de 7,5 mg O3 L-1 por 10 min e 10 mg O3 L-1 por 5 min, respectivamente. / Cryptosporidium spp. oocysts and Giardia spp. cysts are infectious forms and can cause public health problems due to associated waterborne diseases. (Oo)cysts are difficult to remove and inactivate during water treatment, mainly because of reduced size and resistance to chlorination. In addition, protozoan detection methods in water are expensive and subject to high variability and low reproducibility, especially in high turbidity water. In jartest treatability tests, 110 uT study water was treated with polyaluminium chloride to obtain backwashing water (BW) and sedimented residue. The method chosen for detection of (oo)cysts was direct centrifugation with addition of 7X ICN dispersion solution followed by IMS with two acid dissociations. Treatment of residuals objectified inactivation of (oo)cysts by damages on parasites cellular structure, identified by inclusion of propidium iodide as an indicator. The method of detection chosen showed less interference in the viability of (oo)cysts in comparison to flocculation in calcium carbonate and better recovery than direct centrifugation. The analytical quality control of this method, performed with EasySeed® suspension, obtained recovery of 2.8±0.8% oocysts and 7.8±2.9% cysts for BW and of 3.3±2.0% and 24.8±8.0%, for oocysts and cysts in sedimented residue. Only Giardia spp. recovery in sedimented residue complied with the standards recommended by USEPA Method 1623.1. Magnetic microspheres were found attached to (oo)cysts in microscope slides after IMS, indicating limitations of this purification method. For the alkaline treatment of sedimented residue, dosage of 27mg / 100mL was tested for 3 and 5 days and respectively 1.85 and 3.0 log inactivation were obtained for oocysts while 2.05 and 2.14 log of. For ozonation of BW, evaluated only for oocysts, 2.83 log and 3.44 log inactivation were obtained for dosages of 7.5 mg O3 L-1 for 10 min and 10 mg O3 L-1 for 5 min, respectively.

Orientadores: Peterson Bueno de Moraes, Edério Dino Bidóia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia / Made available in DSpace on 2018-08-22T03:26:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Claro_ElisMarinaTurini_M.pdf: 2348408 bytes, checksum: 866377db43cbdf888b73040dcfb89167 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O uso de tecnologias alternativas de tratamento de água contribui para suprimir limitações e inconvenientes oriundos dos processos convencionais de tratamento. Dentre estas, destaca-se a fotocatálise heterogênea, a qual foi utilizada nesse trabalho visando redução da concentração de matéria orgânica, nitrito, inativação de coliformes totais e Escherichia coli da água do rio Piracicaba, para ser utilizada como água de entrada em uma ETA. Avaliou-se o processo fotocatalítico utilizando TiO2 P25 e ZnO comercial além de fotocatalisadores dopados sintetizados (SiZnO, N-SiZnO, F-N-SiZnO, N-SiZnO + NH4Cl, TiO2 + NaOH, TiO2 + NH4OH e TiO2 + NH4F) nas concentrações 1,0 g l-1 e 0,5 g l-1, submetidos à ação de três fontes de radiação distintas (lâmpada de vapor de mercúrio de 250 W, simulador solar e um reator utilizando LED UV de 0,12 W), avaliando-se a toxicidade com sementes de alface (Lactuca sativa). Os resultados demonstraram que em 0,5 g L-1 dos fotocatalisadores, melhor concentração estudada, todos apresentaram atividade fotocatalítica, sendo que nenhum dos sintetizados foram capazes de proporcionar degradação superior ao TiO2 e ao ZnO para tratamento da água do rio. Os melhores resultados dos fotocatalisadores sintetizados foram obtidos com o N-SiZnO para remoção de matéria orgânica em 60 minutos (37% para vapor de mercúrio) e inativação de micro-organismos maiores que 4,0 log para coliformes totais e E. coli, utilizando vapor de mercúrio em 30 minutos de tratamento, além de apresentar a menor fitotoxicidade para as três fontes de radiação. A lâmpada de vapor de mercúrio foi a que apresentou resultados mais satisfatórios em 60 minutos de tratamento. Para o nitrito, não houve redução nas concentrações em 60 minutos de tratamento em relação à inicial, porém, ocorreu aumento nos valores de nitrito em 15 minutos de tratamento, indicando provável oxidação a nitrato. A fotocatálise heterogênea poderia ser aplicada para utilização como tratamento de água de entrada de uma ETA convencional de ciclo completo, entretanto, devido à necessidade de separação dos fotocatalisadores da água e aumento da toxicidade, é recomendado uma minuciosa análise de custo x benefício / Abstract: The use of alternative technologies for water treatment contributes to suppress limitations and disadvantages of conventional processes. Among the promising technologies, there is heterogeneous photocatalysis which was used in this work in order to reduce the concentration of organic matter, nitrite, inactivation of total coliforms and Escherichia coli in samples of water from Piracicaba River, to be used as primary feed for a Municipal Water Treatment Plant (MWTP). We evaluated the photocatalytic process using TiO2 P25 (Degussa) and commercial ZnO as well as synthesized photocatalysts doped (SiZnO, N-SiZnO, F-N-SiZnO, N-SiZnO + NH4Cl, TiO2 + NaOH, TiO2 + NH4OH and TiO2 + NH4F) in concentrations of 1.0 g L-1 and 0.5 g L-1 irradiated under three different sources (high-pressure mercury vapor lamp, solar simulator and UVLED) and monitoring the toxicity with lettuce seeds (Lactuca sativa). The results showed that 0.5 g L-1 was the best concentration; at this value all photocatalysts presented photo-activity whereas none of the synthesized was able to overcome the degradation rates observed by the TiO2 and ZnO. The best results were obtained by photocatalysts synthesized with N-SiZnO irradiated by the high-pressure mercury lamp: 37% of organic matter removal (60 minutes) and inactivation of microorganisms higher than 4.0 log for total coliforms and E. coli (after 30 minutes of treatment), besides to result in the smallest phytotoxicity of the three radiation sources. The use of mercury vapor lamp showed the best results for 60 minutes of treatment time. No fall in the nitrite concentration was obtained during 60 minutes of treatment although a rise in the nitrite concentration has been observed in 15 minutes, which may indicate probable oxidation to nitrate. The proposed photocatalysts could be applied for treating inlet water's at MWTP; however, due to necessity of separation of solution water-photocatalyst and due to small increase of values observed in the toxicity tests, a detailed cost-benefit analysis is recommended / Mestrado / Tecnologia e Inovação / Mestra em Tecnologia

Orientador: Wilson de Figueiredo Jardim / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T13:39:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pescara_IgorCardoso_D.pdf: 5286232 bytes, checksum: 74793adc4ea590e2eb8fdeb51a796399 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência dos tratamentos empregados em cinco estações de tratamento de esgoto (ETE) e duas estações de tratamento de água (ETA) na remoção dos hormônios endógenos estrona (E1), 17?-estradiol (E2), estriol (E3), testosterona (TTN) e progesterona (PROG), hormônios sintéticos 17a-etinilestradiol (EE2), dietilestilbestrol (DES), norgestrel (NGT) e mestranol (MEE), produtos de uso industrial bisfenol A (BPA), fenolftaleína (PhPh), n-nonilfenol (nNP), n-octilfenol (nOP) e triclosan (TCS), o fármaco cafeína (CAF) e o pesticida atrazina (ATZ). Foi possível quantificar BPA, E1, E3, CAF e ATZ em esgoto bruto e BPA, E1, CAF e ATZ em água bruta. Para cada composto, tanto os tratamentos realizados pelas ETE quanto os realizados pelas ETA apresentaram eficiências de remoção variáveis. A cafeína foi o composto-alvo mais frequentemente encontrado nas amostras, sendo escolhida como indicador químico para avaliar a eficiência dos tratamentos. Foi encontrada uma taxa média de 99% para a remoção de CAF pelas ETE, sendo as etapas com tratamentos biológicos as mais eficientes. Os tratamentos anaeróbios apresentaram remoções médias superiores a 80% na remoção de CAF, e os tratamentos aeróbios foram capazes de remover cerca de 20% da carga do composto. Nas ETE, os tratamentos de coagulação e desinfecção foram pouco eficientes nas remoções dos compostos-alvo. Já para as ETA, foram observadas remoções de até 80% de CAF pelos tratamentos empregados, sendo a etapa de coagulação a responsável pela maior remoção de CAF da água bruta. A etapa de filtração em carvão ativado apresentou eficiências de remoção menores que 10%, enquanto a desinfecção demonstrou baixa eficiência na remoção de CAF. Na cidade de São José do Rio Preto ¿ SP foi possível quantificar, ao menos uma vez, BPA, E1, E3, PhPh, CAF, TCS e ATZ em água superficial, BPA, TCS e CAF em água subterrânea e BPA, CAF e ATZ em água de abastecimento. / Abstract: Water and wastewater conventional treatments are often considered inefficient to remove micropollutants. The aim of this work was to evaluate the removal efficiency of the endogenous hormones estrone (E1), 17? estradiol (E2), estriol (E3), testosterone (TTN), and progesterone (PROG), the synthetic hormones 17a-ethinylestradiol (EE2), diethylstilbestrol (DES), norgestrel (NGT), and mestranol (MEE), the industrial chemicals bisphenol A (BPA), phenolphthalein (PhPh), n nonylphenol (nNP), n octylphenol (nOP), and triclosan (TCS), the pharmaceutical caffeine (CAF), and the pesticide atrazine (ATZ) by five wastewater treatment plants (WWTP) and two drinking water treatment plants (DWTP). The target compounds BPA, E1, E3, CAF, and ATZ were found in raw sewage, while BPA, E1, CAF, and ATZ in raw water. Both WWTP and DWTP treatments presented variable removal efficiency. Caffeine was the target compound more often detected in samples, thus it was chosen as a chemical indicator to evaluate treatment efficiencies. The average removal of CAF by WWTP was 99%, in which the biological treatment was more efficient. The anaerobic treatment presented an average removal of CAF above 80%, and around 20% for the aerobic treatments. Coagulation and disinfection treatments of WWTP showed low efficiency to remove the target compounds. DWTP treatment efficiency reached up to 80% removal, with coagulation step presenting highest removals of CAF. The activated carbon filtration showed removal efficiency under 10%, whereas the disinfection step presented low efficiency to remove CAF. At São José do Rio Preto city were found, at least once, BPA, E1, E3, PhPh, CAF, TCS, and ATZ in surface water; BPA, TCS, and CAF in groundwater, and BPA, CAF, and ATZ in drinking water / Doutorado / Quimica Analitica / Doutor em Ciências

The present work shows a study of case about The Use and Energy Conservation in a Water Treatment Company situated in the city of Caraguatatuba. The study takes in account the period between January of 2003 and December of 2004, and the results may be used for the programs about the more efficient use of electric energy. This work did not quantify the losses in the processes, but it pointed the sectors that have possibility of less consumption of energy with simple or complex changes on the operational conditions. Economic aspects were also verified, and some parameters related to electric consumption were analyzed in the invoice, in the contract with delivering companies, and in the operational procedures. Therefore, the present work intension was to contribute for the better use of electric energy, particularly for water treatment companies, but the results and analysis may be extrapolated for the sectors industrial, commercial, and services. / O presente trabalho apresenta um estudo de caso sobre o Uso e Conservação de Energia em uma Estação de Tratamento de Água situada na cidade de Caraguatatuba. O estudo leva em conta o período entre janeiro de 2003 e dezembro de 2004, e os resultados podem ser utilizados para programas sobre o uso mais eficiente de energia elétrica. Esse trabalho não quantifica as perdas nos processos, mas ele aponta os setores que tem possibilidade de menor consumo de energia com simples ou complexas mudanças nas condições operacionais. Aspectos econômicos também foram verificados e alguns parâmetros relacionados ao consumo de energia elétrica foram analisados na fatura, no contrato com as companhias distribuidoras e nos procedimentos operacionais. Assim, a intenção do presente trabalho foi contribuir para o melhor uso da energia elétrica, particularmente para companhias de tratamento de águas, mas os resultados podem ser extrapolados para os setores industrial, comercial e de serviços.

O tratamento de esgotos é essencial à manutenção de suprimento de água nos centros urbanos em condições desejáveis à saúde pública. A carência de saneamento em nosso país mostra a necessidade de alternativas tecnológicas para o tratamento de esgotos. Na busca de novas opções, iniciou-se na CETESB em 1983, o estudo de sistemas compactos para tratamento direto de esgotos pela via anaeróbia. O reator anaeróbio de fluxo ascendente e manto de lodo (reator UASB) foi estudado em escala piloto e mostrou-se viável e eficiente, levando à necessidade de se efetuar o aumento de escala para o completo desenvolvimento da tecnologia. Um reator UASB de 120 m3 foi construído. Durante sete anos (de 1987 a 1993) funcionou sob observação, o que possibilitou o domínio da tecnologia. O sistema operou à temperatura ambiente em três períodos distintos. No primeiro período estudou-se as eficiências de remoção de matéria orgânica e a produção de gás e de lodo. Com tempo de retenção hidráulica médio de 6,5 horas, obteve-se efluente com 113 mg DQO/L, 48 mg DBO/L e 39 mg SST/L. As eficiências de remoção de DQO, DBO e SST foram respectivamente de 59, 65 e 76 por cento. A remoção de Coliformes totais e fecais ficou entre 70 e 90 por cento. Sua desinfecção através de métodos convencionais como cloração, ozonização ou radiação ultravioleta mostrou-se eficiente, a exemplo da maioria dos sistemas secundários de tratamento de efluentes. Obteve-se como fator de produção de lodo 0,2 kg ST/kg DQO da alimentação, sendo esta baixa produção de lodo uma das grandes vantagens do processo anaeróbio tendo em vista o custo e o trabalho que representam o tratamento e disposição do lodo no tratamento de esgotos. A produção de gás foi de 120 NL/kg de DQO alimentado. Efetuou-se também o acompanhamento microbiológico do lodo através de metodologia específica de acompanhamento de biomassa de biodigestores, o que possibilitou o aprimoramento dos conhecimentos da formação da biomassa no decorrer do processo. No segundo período de operação comprovou-se os resultados obtidos no primeiro período. No terceiro período de operação, apoiando-se nas técnicas de análise microbiológica da biomassa, estudou-se a partida a fim de diminuir o tempo para se atingir o regime estacionário. A utilização de inóculo não adaptado, como o lodo de esgoto de reator convencional, requer três a quatro meses para atingir o estado estacionário, com as eficiências relatadas. A partir da experiência adquirida são efetuadas recomendações e considerações para dimensionamento, partida, operação, manutenção e monitoramento para servir como guia aqueles que forem utilizar esta nova tecnologia. Após a partida o sistema apresenta reprodutibilidade, confiabilidade e estabilidade de operação. O controle do sistema, quando se trata de esgoto doméstico, é bastante simples, necessitando apenas remoção periódica de lodo, além da manutenção e limpeza. Há necessidade de remoção periódica de escuma. O dimensionamento do reator sofreu aperfeiçoamentos para melhorar a separação das três fases sólida, líquida e gasosa. Além dos critérios adotados anteriormente a partir do reator piloto de 106 L que possibilitou o estabelecimento de critérios como velocidade superficial no decantador de O,7 m3/m2/h, velocidade do líquido através da abertura inferior do decantador de 5 m3/m2/h e inclinação das paredes do decantador de 50°, observou-se que o transpasse entre a parede do decantador e do defletor de gases deve ter no mínimo 15 em para assegurar que o gás não desvie para dentro do decantador. O limite de velocidade no corpo do reator não deve ultrapassar 1 m3/m2h para garantir o acúmulo de lodo no reator. O lodo apresentou granulação com diâmetros de até 2 mm. Os processos de pós tratamento que vem sendo testados dão os polimentos necessários e adequados às diversas condições de reuso ou descarte do efluente. O sistema é hoje relativamente bastante utilizado, quando se leva em conta os parcos investimentos havidos no setor nos últimos anos. No Estado de São Paulo, a aplicação desta tecnologia foi efetuada através de um convênio entre a CETESB e o DAE-Sumaré, no Jardim Santa Maria, um loteamento de 1500 habitantes. Esse trabalho, mostrou a viabilidade de sua aplicação e comprovou os resultados obtidos, assim como várias experiências realizadas por outras instituições com processo anaeróbio também o demonstraram. No Estado do Paraná, o processo anaeróbio tem sido empregado sistematicamente para o tratamento de esgotos pela Companhia de Saneamento daquele Estado, a SANEPAR. A divulgação dessas experiências e de tantas outras existentes, deve proporcionar a confiança na tecnologia possibilitando sua expansão e a melhoria da qualidade de nossas águas. / Sewage treatment is essential to water supplying in urban nuclei with desirable conditions of public health. The lack of sanitation in our country shows the necessity of sewage treatment technologies compatible to our reality. Searching for new technologies, CETESB has started in 1983, the study of new compact anaerobic treatment systems for sewage. The UASB reactor was studied in pilot scale showing the need of scaling up for it\'s complete technological development. For this purpose a 120m3 UASB reactor was built. During seven years (from 1987 to 1993) the system worked with methodological observation, which made possible the mastering of the technology. The system operated at ambient temperature in three distinct periods. In the first one the performance of organic matter removal and the gas and sludge production were studied. The results showed effluent with 113 mg COD/L, 48 mg BOD/L and 39 mg SST/L with 6.5 hours of hydraulic retention time. The COD, BOD and SST removal performances were respectively 59, 65 and 76 per cent. The faecal and total Coliform removal showed values between 70 and 90 per cent. The effluent disinfection by conventional methods as chlorination, ozonation and ultra violet radiation has showed to be efficient, as the majority of effluent secondary treatment systems. The sludge production was 0.2 kg ST/kg COD in the feed. This low sludge production is one of the biggest advantages of the anaerobic process, in view of the costly and great disturbances that represent the sludge treatment and disposal in the sewage treatment. The gas production was 120 NL/kg COD of the feed. The biomass growth was followed by means of a microbilogical analysis specially developed for biodigesters sludge. In the second operation period the results were confirmed. In the third operation period, also followed by means of microbiological technical analysis, the shortening of the start up time was studied. It was found that starting up with unacclimatized inoculum, the stationary condition takes three to four months to be achieved, with the performances related. Based on the experience gathered, recommendations are made for system design, start up, operation, maintenance and monitoring. After the start up, the system shows reproducibility, reliability and stable operation. For essentially domestic sewage, the control system is very simple, necessitating only periodical sludge removal in addition to the maintenance activities. There is necessity of periodically scum removal. The design of the reactor was changed to improve the separation of solid, liquid and gaseous phases. Besides the design criteria described before, based on pilot scale experience, such as surface velocity in the settler area of O.7 m3/m2.h, liquid velocity in the lower aperture of the settling chamber 5 m3/m2.h with minimum HRT of four hours and slope of settling chamber walls of 50°, it was observed that it needs 15 cm in the crossing between the settler wall and the gas deflector to assure no gas deviation to the settler compartment. The maximum upflow velocity in the reactor body is 1 m3/m2.h to warrant retention of sludge in the reactor. Pellets in sludge presented up to 2 mm in diameter. Post-treatments may be necessary to give the effluent the appropriated conditions for its reuse or discharge. Today, the system is quite used in Brazil, taking in account the low investments in the sector. In the State of Sao Paulo, an example of this technology transfer is the agreement signed by CETESB and DAE-Sumaré, at \"Jardim Sta. Maria\", a small community of 1500 inhabitants. This work confirmed the results obtained and showed the feasibility of its application. Other experiences made by other institutions with anaerobic process confirmed them as well. In the State of Parana, the anaerobic process has been employed systematically for sewage treatment by the State Sanitation Company. The diffusion of this experiences and of many others existing might provide the confidence in the technology, enabling its expansion and the improvement of the quality of our waters.

O presente trabalho teve como objetivo estudar a influência do gradiente médio de velocidade (Gzc), associado ao tempo de detenção hidráulico (tzc) e à taxa de aplicação superficial (TASzc), na zona de contato, na eficiência de clarificação de uma unidade retangular de flotação por ar dissolvido, em escala piloto, tratando água para abastecimento. Foram estudadas duas configurações da Unidade Piloto de Flotação por Ar Dissolvido (UPFAD) (A e B), as quais diferem no comprimento da zona de contato A (90 mm) e B (140 mm). A TASzc - A (133 ± 3 m/h) e B (86 ± 1 m/h) - e o tzc - A (54 ± 1s) e B (84 ± 1 s) - são diferentes. Foram avaliados três valores do Gzc A (1,8; 6,5;10,2) e B (0,9; 4,7; 6,3), através da inserção de telas com características diferentes no interior da zona de contato. E, Para cada valor de Gzc, foram investigados três valores de A/V (3,73; 4,90; 6,41). Em todos os ensaios realizados, foram fixados os seguintes parâmetros: vazão da água bruta preparada (5,4 m³/h); temperatura da água bruta preparada (26 ± 1ºC); pH de coagulação (6,5 ± 0,1); tempo de floculação (17,2 min); gradiente médio de velocidade de floculação (110 s-1); vazão de descarte após a floculação (0,8 m³/h); vazão de entrada para a flotação (Qe) (4,6 m³/h); velocidade de entrada para a flotação (ve) (180 m/h); velocidade cross-flow (45 m/h); TASzs (14,6 ± 0,2 m/h); pressão de saturação (4,5 ± 0,1 Kgf/cm²). A unidade piloto FAD foi alimentada com água preparada, que apresentou turbidez em torno de 7,4 ± 0,6 UNT, e cor aparente, em torno de 39,4 ± 4,3 UH. A fração removida dos parâmetros analisados para cada Gzc é menos sensível a variações de A/V na configuração A que na configuração B. Na configuração A, a tela que apresentou Gzc em torno de 6,5 s-1 gerou melhores resultados para cada A/V analisado. Na configuração B, a tela que gerou Gzc em torno de 4,7 s-1 proporcionou melhor fração removida de turbidez e cor para cada A/V estudado. Além disso, na configuração B, a fração removida de turbidez e cor foi menos sensível a variações de A/V, para Gzc de 4,7 s-1 que para os demais valores de Gzc. A tela que gerou resultados mais eficientes na configuração A foi a mesma para a configuração B. Portanto o uso da referida tela favoreceu o desempenho das configurações A e B. Comparando todas as situações estudadas nas duas configurações, o ensaio com a configuração A (com tzc de 54 s) com Gzc de 6,3 s-1 e A/V de 4,9 g/m³, apresentou as maiores frações de remoção de cor e turbidez. / The present work aimed to study the influence of velocity gradient (Gzc) associated with the hydraulic detention time (tzc) and the rate of surface application (TASzc) in the contact zone in the efficiency of clarification of a unit rectangular dissolved air flotation pilot scale, treating water supplies. Two different kinds of configurations of the reactor dissolved air flotation in pilot scale (UPFA) (A and B) were studied, which differ in the length of the contact zone - A (90 mm) and B (140 mm). The TASzc - A (133 ± 3 m/h) and B (86 ± 1 m/h) - and tzc - A (54 ± 1 s) and B (84 ± 1 s) were different. Three different values of Gzc were analysed - A (1.8, 6.5, 10.2 s-1) and B (0.9, 4.7, 6.3 s-1) by insertion of grilles with different characteristics within the zone contact. And for each value of Gzc, three values of A/V (3.73, 4.90, 6.41 g/m³) were investigated. In all trials, the following parameters were set: flow of synthetic raw water (5.4 m³/h), synthetic raw water temperature (26 ± 1ºC), coagulation pH (6.5 ± 0.1); flocculation time (17.2 minutes), the speed gradient flocculation (110 s-1); flow disposal after flocculation (0.8 m³/h), input flow to the flotation (Qe) (4, 6 m³/h), input speed for flotation (ve) (180 m/h), cross-flow velocity (45 m/h), TASzs (14.6 ± 0.2 m/h), saturation pressure (4.5 ± 0.1 kgf/cm ²). The pilot plant was fed with synthetic water, which showed turbidity of approximately 7.4 ± 0.6 NTU, and apparent color, about 39.4 ± 4.3 HU. The removal efficiency of the analyzed parameters for each Gzc is less sensitive to variations in the A/V in the configuration A than in the configuration B. In configuration A, the grille that showed Gzc about 6.5 s-1 gave better results for each A/V analysis. In configuration B, the grille that has generated Gzc around 4.7 s-1 provided the best removal efficiency of turbidity and color for each A/V studied. Furthermore, in the configuration B, the removal efficiency of color and turbidity was less sensitive to variations in A/V for Gzc 4.7 s-1 than for other values of Gzc. The grille that generated the best results in the configuration A was the same for the configuration B. Therefore the use of that grille favored the performance of configurations A and B. Comparing all the situations studied in two configurations, the test with the configuration A (with tzc the 54 s) with Gzc of 6.3 s-1 and A/V of 4.9 g/m³, had the highest removal efficiencies of color and turbidity.