Esta dissertação descreve o uso de técnicas eletroanalíticas em fluxo no estudo da adsorção de Cd(II), Pb(II) e Cu(II) em vermiculita visando tratamento alternativo para efluentes da indústria de tintas. O estudo indicou que na faixa de pH entre 4 e 6 não há diferença entre a utilização de vermiculita expandida ou não-expandida na remoção dos íons. Observou-se que nos pH\'s avaliados o tempo de interação de 180 minutos foi suficiente para que o sistema atingisse o equilíbrio. Pode-se afirmar que a vermiculita não expandida apresenta as seguintes ordens de afinidade pelo cátions considerados: pH 4: Cu(II) < Cd(II) < Pb(II); pH 5: Cu(II) ? Cd(II) < Pb(II); pH 6: Cd(II) < Cu(II) < Pb(II). Nas condições de trabalho, os ensaios envolvendo a coluna de vermiculita não evidenciaram uma melhor capacidade de extração dos íons estudados frente ao sistema de extração em batelada. Percentuais de extração da ordem de 76% em amostra de efluente no sistema em batelada reforçam a viabilidade do uso da vermiculita como adsorvente destes metais. Um método SIA-ASV (análise por injeção seqüencial - voltametria de redissolução anódica) foi proposto e validado. Para um tempo de deposição de 80 s e vazão de 10 µLs-1, os limites de detecção foram 0,06, 0,09 e 0,16 µmolL-1 para Cd, Pb e Cu, respectivamente, além de apresentar uma faixa linear de trabalho entre 0,2 e 9,0 µmolL-1. / This dissertation describes the use of flow electroanalytical techniques to study the adsorption of Cd(II), Pb(II) and Cu(II) onto vermiculite aiming an alternative treatment of wastewater from coatings industry. The study indicated that under pH range from 4 to 6 there is no difference on using expanded or not expanded vermiculite for removal of ions. It was also observed that at any evaluated pH, a 180 minutes interaction time was long enough to allow the system reach equilibrium. It\'s possible to state that non-expanded vermiculite presents the following affinity orders by the studied ions: pH 4: Cu(II) < Cd(II) < Pb(II); pH 5: Cu(II) ? Cd(II) < Pb(II); pH 6: Cd(II) < Cu(II) < Pb(II). At working conditions, tests involving vermiculite columns didn\'t show a better performance on extracting these ions when faced to batch extraction systems. Extraction percentuals of about 76% were obtained using a sample of coatings industry wastewater, reinforcing the viability of the use of vermiculite as an adsorbent of these metals. A SIA-ASV (sequential injection analysis - anodic stripping voltammetry) method was proposed and validated. For a deposition time of 80 s and a flow rate of 10 µL s-1, detection limits were 0.06, 0.09 and 0.16 µmol L-1 to Cd, Pb and Cu, respectively; a linear working range, between 0.2 and 9.0 µmol L-1 was also determined.

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&#174;, apresentou recuperação de 2,8&#177;0,8% de oocistos e 7,8&#177;2,9% de cistos para a ALF e de 3,3&#177;2,0% e 24,8&#177;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&#177;0.8% oocysts and 7.8&#177;2.9% cysts for BW and of 3.3&#177;2.0% and 24.8&#177;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.

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.

Compostos mutagênicos/genotóxicos podem não ser removidos durante os processos convencionais de tratamento de água para consumo humano e podem provocar mutações em células somáticas e/ou germinativas, o que pode trazer agravos à saúde humana. O objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade genotóxica em águas brutas coletadas em seis locais (Itatiba, Valinhos, Sumaré, Indaiatuba, Jundiaí e Artur Nogueira) onde ocorre captação para abastecimento público, na bacia dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí (Estado de São Paulo), que não têm sua mutagenicidade caracterizada. Foi empregado o teste de Salmonella/microssoma, combinado a processos de extração orgânica (resina XAD), com as linhagens TA98, TA100 e YG1042. A linhagem YG1041 teve seu uso avaliado no monitoramento de águas superficiais. Foram avaliados também diferentes critérios de positividade para o teste e emprego de diferentes doses máximas testadas. Quatro captações avaliadas apresentaram resultados negativos enquanto as captações de Sumaré e Valinhos apresentaram atividade mutagênica. O ribeirão Jacaré foi identificado como uma das fontes da mutagenicidade impactando na captação de Valinhos. A potência máxima detectada, na captação de Sumaré, atingiu 1020 rev/L para a linhagem TA98 na ausência de ativação metabólica e 2600 rev/L para a TA100 com ativação metabólica, potências consideradas moderada e alta, respectivamente. Estes resultados levaram à inclusão do teste de Salmonella/microssoma no monitoramento realizado pela CETESB nas captações de Valinhos e Sumaré a partir de 2006. / Mutagenic/genotoxic compounds may persist after conventional treatment for drinking water production and may induce mutations on somatic or germinative cells which can lead to human health damage. The objetive of this study was to evaluate the genotoxic activity in surface water samples at 6 sites (Itatiba, Valinhos, Sumaré, Indaiatuba, Jundiaí and Artur Nogueira) located at Piracicaba, Capivari and Jundiaí river systems (São Paulo state). These sites are used as source for drinking water and were not previously screened for mutagenic activity. The organic extract (XAD resin) was tested for mutagenicity with the Salmonella assay using TA98, TA100 and YG1042 strains and YG1041 strain had its use in surface water evaluated. Different criteria for analyzing Salmonella/microsoma assay data were also evaluated as well as the use of different highest doses. Four evaluated sites elicited negative results while Sumaré and Valinhos samples presented mutagenic activity. Jacaré river was identififed as one of the mutagenic sources with impact on Valinhos drinking water source. Maximum mutagenic potency, detected at Sumaré water source, were 1020 rev/L for TA98 in the absence of S9 mix and 2600 rev/L for TA100 in the presence of S9 mix. These potency values are classified as moderate and high, respectively. These results lead to the inclusion of the Salmonella/microsoma assay into the monitoring program performed by CETESB (São Paulo State Environmental Protection Agency) at Valinhos and Sumaré from 2006 on.

O fósforo é apontado como o principal responsável pelo enriquecimento nutricional de mananciais de abastecimento público, desencadeando por meio do fenômeno de eutrofização, a floração de grupos algais tóxicos e, portanto a sua remoção passa a ter grande significado para a saúde pública e para o meio ambiente. O presente trabalho foi desenvolvido com os objetivos de: avaliar a eficiência de remoção de fósforo do efluente de um sistema convencional de lodos ativados (Estação de Tratamento de Esgotos de Barueri) pelo lodo de uma estação de tratamento de água, que utiliza sulfato de alumínio como coagulante (Estação de Tratamento de Água do Alto Cotia) e verificar a influência das seguintes variáveis nesta remoção: tempo de permanência do lodo no decantador, dosagem de lodo, potencial zeta, teor de matéria orgânica no lodo, pH da mistura lodo/efluente e uso de polímero na coagulação/floculação da água bruta. Para o desenvolvimento prático da pesquisa, foram realizados ensaios de jarros, variando as condições operacionais, de tal forma a averiguar o efeito das variáveis mencionadas anteriormente na remoção do fósforo. Observou-se que esta remoção era dependente do pH; da dosagem de lodo; do tempo de permanência do mesmo no decantador; do tempo de mistura e da presença de polímero. Independia do potencial zeta e do tempo de sedimentação. A máxima remoção obtida foi de 100% (concentração inicial de 2,9 mg P/L), em pH de 4,5, com dosagem de 37 mg lodo/L, tempo de mistura de 15 minutos a 40 s-1 de gradiente, tempo de sedimentação de 30 minutos, tempo de permanência do lodo no decantador de 80 dias, sem polímero. Nestas condições, a concentração de fósforo do efluente tratado foi de 0,01mg P/L. Os resultados obtidos no presente trabalho sinalizam uma alternativa tecnológica, que pode vir a ser utilizada em projetos sustentáveis, em que as estações de tratamento de esgotos e estações de tratamento de água sejam planejadas de forma integrada, considerando o reaproveitamento e encaminhamento do lodo de ETA como insumo a ser utilizado no fim do processo de tratamento de esgotos para remoção de fósforo do efluente final, em consonância com os conceitos de produção mais limpa na busca da qualidade. / Phosphorus is considered as the main responsible for the nutritional enrichment of reservoirs of public drinking water supplies, because eutrophication process has resulted in toxic algae blooms, and therefore its removal has a great significance since these toxins represent a public health risk and environment. The aim of this research work was to evaluate the efficiency of removal of phosphate from activated sludge process (Barueri Wastewater Treatment Plant) by sludge from water treatment plant that uses aluminum sulfate as coagulant (WTP Alto Cotia) and verify the influence of following operational parameters in this removal: aging of sludge, sludge dose, zeta potential, mixing time, sedimentation time, concentration of organic matter, pH and use of polymer in coagulation/flocculation process. For the experimental research, the jar tests were operated with different conditions. The removal of phosphate was dependent of pH, sludge dose, aging of sludge, mixing time and presence of polymer. It was independent of zeta potential and sedimentation time. It was verified that maximum efficiency of phosphate removal was around 100% (initial concentration = 2,9 mgP/L), in pH 4,5 with the use of 37 mg of sludge from Alto Cotia Water Treatment Plant per liter of effluent from Barueri Wastewater Treatment Plant, with a mixing time of 15 minutes at 40 s-1, 30 minutes for sedimentation time, 80 days for aging of sludge, without polymer. Under these conditions it was obtained phosphate concentrations around 0,01mgP/L. Results obtained in this research work show a technological alternative, that can be used in projects, that sewage and water treatment plants can be planned together, considering the reuse and forwarding the water treatment plant sludge as beneficial use in the end of the sewage treatment process for the phosphorus removal, in consonance with concepts of a cleaner production practices in Environmental Management Systems.

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.

Grande parte do lodo gerado em ETAs no Brasil ainda é disposta em rios ou em aterros sanitários. Contudo, principalmente em grandes centros urbanos, condições de licenciamento ambiental restritivas e custos logísticos crescentes tem levantado interesse em usos benéficos para esse resíduo. Um obstáculo para a mudança de paradigma recai no fato de que muito raramente operadores e projetistas de ETAs nacionais conseguirem prever, com algum grau de confiabilidade, a massa e volume de resíduos produzidos pelo tratamento da água bruta. Geralmente, usa-se para esse fim fórmulas empíricas, que relacionam a produção de lodo à concentração de sólidos em suspensão totais (SST) na água bruta e à dosagem de produtos químicos. Os objetivos deste trabalho são: comparar o desempenho de dois dos principais métodos quantitativos de estimativa de produção de lodo o método de fórmulas empíricas, e o do balanço de massa; investigar a prática disseminada de se estimar a concentração de sólidos em suspensão totais na água bruta por meio de modelos de regressão linear com a turbidez como variável independente; e delinear condições para a aplicação dessa correlação. Foram utilizados dados de seis ETAs de ciclo completo operadas pela SABESP (ABV, Alto Cotia, Cubatão, Guaraú, Franca e Presidente Prudente), além de dados de monitoramento de 130 estações de monitoramento de águas superficiais da CETESB. Os resultados sugerem que a identificação de correlações significativas entre concentração de SST e turbidez é elusiva, e não constitui tarefa trivial. Do universo de 130 estações da CETESB, somente 7 apresentaram correlação significativa; das ETAs, somente Presidente Prudente. Modelos de regressão alternativos utilizando outras variáveis (cor, vazão média mensal e mês), combinadas com a turbidez ou isoladamente, foram desenvolvidos. Somente a inclusão do mês como variável categórica foi capaz de aumentar o poder explicativo do modelo baseado exclusivamente na turbidez, sugerindo que a relação entre turbidez e concentração de SST é variável sazonalmente. Mediante a comparação com balanços de massa, foram identificados alguns fatores que afetam o poder de predição da fórmula empírica desenvolvida pela American Water Works Association, algumas vezes de maneira drástica. Em geral, conclui-se que o uso de fórmulas empíricas principalmente em conjunto com modelos de regressão entre concentração de SST e turbidez possa não ser recomendável. / Most of the water treatment plant (WTP) residuals generated in Brazil is still discharged in water bodies, or disposed of in landfills. However, especially in large urban areas, ever stringent conditions for environmental permits e rising logistical costs have put into focus beneficial uses for those residuals. A major obstacle for paradigm change in that aspect lies in the fact that very rarely water treatment plant operators and designers are able to predict with some degree of certainty the mass and volume of residuals produced by the treatment process. Usually, empirical formulas are used for that end, which relates the residuals production rate to the concentration of total suspended solids (TSS) in the raw water, and the chemicals dose. The objectives of this work are: to compare the performance of two of the main quantitative estimation methods for residuals production the empirical formulas and the mass balance; to investigate the widespread practice of estimating the concentration of TSS using turbidity as a surrogate; and to identify the conditions under which such procedure is acceptable. For that end, data from six WTPs operated by SABESP (ABV, Alto Cotia, Cubatão, Guaraú, Franca e Presidente Prudente), plus 130 surface water monitoring stations operated by CETESB, was analyzed. Alternative regression models, employing other independent variables (color, average monthly flow and month) singly or in combination with turbidity, were developed. Only the inclusion of the month as a categorical variable was capable of enhancing the explaining power of the turbidity model, suggesting that the relation between turbidity and TSS concentration is seasonally variable. The results suggest that identification of such significant correlations between TSS concentration and turbidity is elusive at best, and doesn\'t amount to a trivial task. Out of the universe of 130 monitoring stations, in only 7 a good degree of correlation was found; of the WTPs, that was the case only in Presidente Prudente. Through the comparison with the mass balances, some factors that affect the predictive power of the American Water Works Association sometimes drastically a were identified. In general, it is concluded that the use of empirical formulas especially when combined with turbidity and TSS concentration regression models may not be recommended.

Membrane structure modification is a common approach to enhance membrane properties and performance. For example, the addition of dopants to the membrane casting solution has been observed to increase hydrophilicity, alter surface and internal pore structure, increase thermal and mechanical resistance, and impart anti-fouling properties. In this study, it was evaluated how the addition of individual and simultaneous nanoclay and polyethylene oxide (PEO) dopants affected the structure and performance of polysulfone (PSU) ultrafiltration membranes. Membrane performance was evaluated in the cross-flow configuration. The pure water permeability of the neat PSU membrane was 15 L/m².h.bar and at the optimal dosage of the individually doped membranes was 1.5% weight nanoclay to PSU and 5% weight PEO to PSU resulting in permeability of 56 and 237 L/m².h.bar, respectively. Simultaneous doping using the optimal individual weight percentages had a lower effect resulting in a permeability of 192 L/m².h.bar, in contrast the simultaneous addition of 4.5% nanoclay and 5% PEO had a higher effect resulting in a permeability of 319 L/m².h.bar. The control membrane was compared to the referred membranes and with the 4.5% nanoclay membrane (best permeability only when combined with PEO). These membranes were further examined to determine dopant effects on pore microstructure, superficial charge, separation performance, and fouling susceptibility. In general, doping with nanoclay improved membrane thermal/mechanical resistance and permeability with minimal loss in rejection. Doping with PEO resulted in a greater permeability as compared to nanoclay; however, PEO doping decreased rejection, mechanical resistance, and increased irreversible fouling. Thus, both advantageous and disadvantageous effects should be considered when selecting a dopant to optimize membrane performance. / A modificação da estrutura de membranas é uma abordagem utilizada para melhorar as propriedades de membranas e desempenho de um sistema. Por exemplo, a adição de dopantes na solução de síntese da membrana permite aumentar a hidrofilicidade, alterar a estrutura de poros superficiais e internos e conferir propriedades anti-depósitos. Neste estudo, foi avaliada como a adição de óxido de polietileno e de nano-argila afetam a estrutura e desempenho de membranas de ultrafiltração de polisulfona (PSU). O desempenho da membrana foi avaliado na configuração de fluxo paralelo (cross-flow). A permeabilidade média à água pura da membrana de PSU pura foi de 15 L/m2.h.bar. As dosagem ótimas das membranas dopadas individualmente foram de 1,5% em massa de PSU para nano-argila e 5% em massa de PSU para PEO, resultando em permeabilidades médias de 56 e 237 L/m2.h.bar, respectivamente. A dopagem simultânea usando ambas as percentagens individuais ótimas teve um efeito menor do que o esperado, resultando em uma permeabilidade média de 192 L/m2.h.bar. Em contraste, verificou-se que a adição simultânea de 4,5% de nano-argila combinada com 5% de PEO teve um efeito maior do que o uso isolado dos aditivos, resultando em uma permeabilidade média de 319 L/m2.h.bar. Desta forma, a membrana de controle foi comparada com as referidas membranas e com membranas compostas somente por nano-argila a 4,5. Estas membranas foram ainda examinadas em detalhes para determinar os efeitos dos dopantes na microestrutura dos poros, cargas superficiais, desempenho da separação, sensibilidade à formação de depósitos, rugosidade superficial e propriedades térmicas e mecânicas. Verificou-se que a dopagem com nano-argila melhora a resistência térmica e mecânica e a permeabilidade das membranas, com uma perda mínima na rejeição. A dopagem com PEO resultou em um aumento notável de permeabilidade em comparação com a adição individual de nano-argila. No entanto, a capacidade de rejeição e resistência térmica e mecânica destas membranas diminuem e a formação de depósitos irreversíveis aumenta. Desta forma, avalia-se que para a utilização de mais de um tipo de dopante os efeitos vantajosos e desvantajosos devem ser considerados individualmente e em conjunto no esforço de se otimizar o desempenho de sistemas de membranas.

O estudo dos fatores intervenientes, micro e macropropriedades dos lodos de estação de tratamento de água (ETA), no desaguamento por sistemas naturais, com uso de leito de drenagem, constituiu o principal foco desta pesquisa. Assim, ensaios de desaguamento por leito de drenagem foram realizados com amostras de lodos de sulfato de alumínio e de cloreto de polialumínio (PA\'CL\') e monitoramento das variáveis climáticas. Os resultados comprovaram o desempenho do leito de drenagem para redução de volume, da ordem de 80% e 90% para os lodos de PA\'CL\' e sulfato de alumínio e teor de sólidos final respectivamente de 30 a 90%, sem consumo de energia. Na fase de drenagem, independente do tipo e volume de lodo aplicado, a vazão de drenagem foi maior quanto menor o valor da taxa de aplicação de sólidos - TAS (Kg/\'M POT.2\') (fração volumétrica de partículas). As variáveis analisadas, teor de sólidos, distribuição de tamanho de partículas, morfologia e composição das partículas entre outros, na massa de lodo bruto e desaguado indicaram diferentes mecanismos de secagem e conseqüente influencia na velocidade de secagem. O uso do fluxo de massa de água evaporada revelou-se adequado para avaliar a fase de secagem. O estudo das micro e macropropriedades do lodo mostram-se decisivos para balisarem pesquisas de desenvolvimento dos sistemas de desaguamento e de reúso dos lodos de ETAs. / The study of involved factors, micro and macroproperties of sludge from water treatment plants (WTP) in dewatering by natural systems with the use of draining beds is the main focus of this research. For this purpose, dewatering assays by draining beds were done with samples from aluminium sulphate and polyaluminium chloride (PA\'CL\') sludge, and monitoring of the climatic variables along the experiments. The results proved the performance of the draining beds in reducing the volume, ranging from 80 to 90% for the sludges from PA\'CL\' and aluminium sulphate and the final rate of solids from 30 to 90%, without consuming the energy. In dewatering phase, independently of the type and volume of the applied sludge, the bigger the flow of dewatering the lesser the value of the applied rate of solids (TAS, Kg/\'M POT.2\', volumetric fraction of particles). The analised variables, solid rates, distribution of the height of the particles, morphology, and composition of the particles among others, in the mass of the brute and dewatered sludge indicated different mechanisms of drying and consequently influence in the rate of drying. The use of the flow of mass of humidity revealed adequate to evaluate the drying phase. The studies of micro and macroproperties of the sludge were decisive to conduct researches of development of dewatering systems and reusing of the sludges from WTP´s.

O carbono, em suas muitas formas distintas, tem sido largamente empregado como material adsorvente, do tratamento de água à tecnologia industrial em virtude de sua boa performance, baixo custo e compatibilidades biológica e ambiental. Nesta tese foi verificada a associação sinérgica entre carvão ativo e nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro ensejando a exploração entre a capacidade adsortiva e o magnetismo para o desenvolvimento de processos de remoção de contaminantes de meios aquosos e melhorando sua análise por meio de concentração magnética. Para este propósito, nanopartículas magnéticas recobertas com ácidos oleico ou esteárico foram especialmente preparadas e combinadas com carvão ativo em proporções variadas (1, 5, 10, 20, 25, 50 % m/m), seguindo rigoroso controle químico. Os materiais de carbono magnetizáveis mantém suas afinidades química e característica porosa do material precursor com alguma diminuição de sua área superficial, embora exibindo uma forte atração por campos magnéticos externos, permitindo sua fácil concentração e remoção. Estes materiais foram extensivamente caracterizados por técnicas como BET, FTIR, XRD, DLS, SEM, TG/DTA, VSM e SQUID. Por conveniência, o compósito a 10 % de nanopartículas de magnetita foi escolhido como o principal a ser utilizado na maioria das aplicações exibindo ampla área superficial (700 m2.g-1), volume e diâmetro médio de poro (0,487 cc.g-1 e 8,5 nm, respectivamente) e uma magnetização de saturação de 5 emu.g-1, com histerese desprezível à temperatura ambiente. Suas características adsorventes foram exploradas com sucesso na captura de corantes orgânicos (pararosanilina e azul de metileno), nitrobenzeno, bisfenol-A e BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e o,m,p-xilenos), bem como para íons de metais pesados como Hg(II), Pb(II) e Ag(I) em solução aquosa. Estudos eletroanalíticos foram feitos explorando o efeito de pré-concentração magnética na superfície do eletrodo após realizar estudos de adsorção envolvendo o levantamento de isotermas afim de investigar parâmetros como capacidade adsortiva e constantes de adsorção. Em todos os casos, um elevado aumento de aumento na sensibilidade foi obtido através do confinamento magnético em relação aos métodos convencionais. Desta forma, o emprego do compósito de carbono com nanopartículas de óxido de ferro superparamagnéticas demonstrou ser uma ferramenta poderosa a ser explorada em Química Analítica e Ambiental. / Carbon in many distinct forms has been widely employed as absorbing material in industrial and water technology because of its good performance, low cost and bio/environmental compatibility. In this doctoral thesis, a synergistic association of activated carbon with superparamagnetic Fe3O4 nanoparticles was carried out, aiming the exploitation of their combined absorption capability and magnetism, for developing new processes of removing contaminants from water and improving their analysis by means of magnetic concentration effect. For this purpose, magnetite nanoparticles coated with stearic or oleic acids were specially prepared and combined with activated carbon, at several proportions (1, 5, 10, 20, 25, 50 % m/m), following a rigorous chemical and analytical control. The magnetized carbon materials kept the original porous characteristics and molecular affinity of the original absorber, with some decrease of the active surface area, but exhibiting a strong attraction by the magnetic field, allowing their easy concentration and removal. Such materials were extensively characterized by BET, FTIR, XRD, DLS, SEM, TG/DTA, VSM and SQUID techniques. For convenience, the carbon material containing 10 % of magnetite was elected as principal, exhibiting a surface area of 700 m2 g-1, average volume and porous diameter of 0,487 cm3 g-1 and 8,5 nm, respectively, and a saturation magnetization of 5 emu g-1, with null hysteresis at room temperature. Its absorbing characteristics were successfully explored for the capture of organic dyes (pararosaniline, and methylene blue), bisphenol-A, and BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, and o,m,p-xilene), as well as hazardous, heavy metal ions, such as Hg(II), Pb(II) and Ag(I) in aqueous solution. Electroanalytical studies were carried out by exploring the magnetic pre-concentration effect on the electrodes, after performing a detailed adsorption study involving the construction of isotherms, in order to evaluate the equilibrium and mass capacity parameters. In all the cases, a great increase of sensitivity was attained by the magnetic confined method, in relation to the conventional methods. In this way, the use of carbon with superparamagnetic nanoparticles demonstrated a powerful strategy to be explored in environmental and analytical chemistry.