CNPq / No meio da ampla biodiversidade da flora brasileira, a ora-pro-nobis (Pereskia aculeata Miller) desperta especial interesse, pela alta quantidade de mucilagem em suas folhas. Plantas mucilaginosas são estudadas há algum tempo no processo de floculação/coagulação em tratamentos de água, com a intenção de, reduzir ou até mesmo suceder a utilização do sulfato de alumínio. A mucilagem é um biopolímero com grande capacidade de formar gel, soluções viscosas e estabilizar sistemas de emulsão. O presente trabalho teve como finalidade, avaliar o rendimento da mucilagem em processos de extração, caracterizar a mucilagem não clarificada, e clarificada e aplicar o biopolímero clarificado da P. aculeata, no processo de coagulação/floculação. Para tal as folhas foram secas em estufa até peso constante, foi feita a extração da mucilagem em solução aquosa por duas metodologias diferentes avaliando assim o rendimento, caracterização da morfologia por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difratometria de raio X (DRX), composição estrutural por infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), determinação do pH potencial de carga zero e do comportamento térmico por análise termogravimétrica (TG/DSC). Para a avaliação de coagulação e floculação, o biopolímero foi avaliado em água do Rio Pato Branco por ensaios em Jar Test avaliando a eficiência da remoção de turbidez, remoção de substâncias húmicas, e aromáticas. A extração da mucilagem foi avaliada no rendimento da produção, em que a extração a 95 ºC (30 min) apresentou rendimento três vezes maior que a extração a 60 ºC (6 horas). A caracterização morfológica exibiu uma estrutura amorfa, esponjosa e com adesão de partículas menores à superfície das partículas maiores, indicando um material higroscópico que pode ser usado como coagulante, sendo semelhante a outras mucilagens pesquisadas, em aspectos de grupos funcionais e de comportamento térmico. A P. aculeata se confirmou como auxiliar no processo de coagulação/floculação em relação aos parâmetros e faixas estudadas, sendo mais eficaz em conjunto com o sulfato de alumínio. Como é uma planta de fácil cultivo, atóxica e com custo relativamente baixo para a extração do seu biopolímero é uma alternativa promissora no tratamento de água e efluentes diminuindo a utilização do sulfato de alumínio no processo de floculação/coagulação. / In the midst of the wide biodiversity of Brazilian flora, the ora-pro-nobis (Pereskia aculeata Miller) arouses special interest because of the high amount of mucilage in its leaves. Mucilage plants have been studied for some time in the flocculation / coagulation process in water treatments, with the intention of reducing or even succeeding the use of aluminum sulphate. Mucilage is a biopolymer with great gelforming, viscous solutions and stabilizing emulsion systems. The purpose of this study was to evaluate the yield of the mucilage in extraction processes, to characterize the clarified and clarified mucilage and to apply the clarified biopolymer of P. aculeata in the coagulation / flocculation process. For this, the leaves were oven dried to constant weight, the mucilage was extracted in aqueous solution by two different methodologies, evaluating the yield, characterization of the morphology by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffractometry (XRD) (FT-IR), determination of potential zero charge pH and thermal behavior by thermogravimetric analysis (TG / DSC). For the evaluation of coagulation and flocculation, the biopolymer was evaluated in water of the Pato Branco River by tests in Jar Test evaluating the efficiency of the removal of turbidity, removal of humic and aromatic substances. The extraction of the mucilage was evaluated in the yield of the production, in which the extraction at 95 ºC (30 min) yielded a three times higher yield than the extraction at 60 ºC (6 hours). The morphological characterization showed an amorphous structure, spongy and with adhesion of smaller particles to the surface of larger particles, indicating a hygroscopic material that can be used as a coagulant, being similar to other mucilages studied, in aspects of functional groups and thermal behavior. P. aculeata was confirmed as an aid in the coagulation / flocculation process in relation to the parameters and ranges studied, being more effective in conjunction with aluminum sulphate. As it is an easy-to-grow, non-toxic plant with relatively low cost for the extraction of its biopolymer, it is a promising alternative in the treatment of water and effluents by reducing the use of aluminum sulphate in the flocculation / coagulation process.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A mandioca (Manihot esculenta) é a terceira cultura mais importante do país na alimentação básica da população. A produção de farinha de mandioca gera um efluente denominado manipueira que contem elevada quantidade de matéria orgânica e cianeto. O objetivo deste trabalho foi investigar a remoção da demanda química de oxigênio (DQO), turbidez e cianeto da manipueira por tratamentos físico-químico e biológico. No tratamento físico-químico por coagulação-floculação, três planejamentos fatoriais completos foram realizados para investigar os fatores: pH, tanino e o polímero sintético auxiliar da floculação (Polipan) sobre as variáveis respostas: DQO, turbidez e cianeto. A eficiência máxima de remoção de DQO foi 91 % a pH 8,0, na presença de tanino 1,0 mL/L e Polipan 0,030 ppm. A maior remoção de turbidez (75 %) foi determinada a pH 8 e tanino 0,8 mL/L, na ausência do Polipan para diminuir os custos do tratamento. Nessas condições, a redução máxima de cianeto foi de 12 %. Nos tratamentos biológicos aeróbios durante 48 h, as eficiências máximas de redução de DQO 88 % e de turbidez 69 % foram determinadas na presença de consórcio microbiano 20 % v/v, cloreto de amônio 5 - 6 % e a pH 8,0. Para os tratamentos físico-químico e biológico, os resultados obtidos mostram que o pH 8 foi fator chave para remoção de compostos orgânicos e do cianeto da manipueira. Os tratamentos da manipueira por coagulação-floculação e por consórcio microbiano diminuem a carga orgânica desse efluente antes de ser lançado nos recursos hídricos / Cassava (Manihot esculenta) is the third most important crop in the basic food of the Brazilian population. The production of cassava flour generates an effluent, called manipueira, containing high organic matter and cyanide. The objective of this study was to investigate the removal of chemical oxygen demand (COD), turbidity and cyanide from cassava wastewater by physical-chemical and biological treatments. In the physicalchemical treatment by coagulation-flocculation, three full factorial designs were carried out to investigate the factors: pH, tannin concentration and the flocculation polymer (Polipan) concentration on the response variables: COD, turbidity and cyanide. The maximum efficiency for COD removal was 91 % at pH 8.0 in the presence of tannin 1.0 mL/L and Polipan 0.030 ppm. The highest removal of turbidity (75 %) was determined at pH 8 and tannin 0.8 mL/L in the absence of Polipan to reduce the costs of treatment. Under these conditions, the maximum removal of cyanide was 12 %. In the aerobic biological treatment for 48 h, the maximum efficiencies for COD reduction of 88 % and for turbidity reduction of 69 % were determined in the presence of the microbial consortium 20 % v/v, ammonium chloride 5 6 % and at pH 8.0. For the treatments, physical-chemical and biological, the results show that pH 8 is a key factor for removal of organic compounds and cyanide from cassava wastewater. The treatments of the manipueira by coagulation-flocculation and by microbial consortium decrease the pollution of this effluent before being launched in the water resources

CNPq / Florações de cianobactérias em reservatórios de abastecimento de água têm ocorrido com uma frequência cada vez maior, causando diversos problemas de ordem operacional nos sistemas de tratamento de água em decorrência da elevada densidade de células, além de preocupações quanto à eficiência do tratamento na remoção de metabólitos como cianotoxinas e compostos odoríferos. Este trabalho teve por objetivo avaliar a aplicabilidade da Moringa oleifera Lam pura e associada ao policloreto de alumínio (PACl) na remoção de células de Microcystis aeruginosa, microcistinas, 2-MIB e geosmina por meio de flotação por ar dissolvido e filtração rápida, utilizando carvão ativado granular. Primeiramente, os sais NaCl e CaCl2 foram avaliados para a extração do coagulante de M. oleifera. As amostras consistiram em água sintética adicionada de ácido húmico e células de M. aeruginosa para valores iniciais de 25 uT. O coagulante obtido com 1M CaCl2 de M. oleifera apresentou maior eficiência de remoção de cor, turbidez e número de células, sendo, para ele, indicada como ideal a dose de 50 mg L-1. É indicado que o CaCl2 não permite uma maior eficiência de extração do coagulante, mas sim que participe na formação dos flocos. A partir desses resultados, considerou-se a substituição de 10 a 50% do coagulante salino por PACl. O conjunto de coagulantes em proporções de 70:30 e 60:40 de M. oleifera e PACl permitiram uma melhoria na eficiência de remoção de células e redução do carbono orgânico residual. Finalmente, para essas proporções, foi avaliada a contribuição do uso de carvão ativado granular (CAG) como camada intermediária de filtro de areia visando à remoção de microcistinas, 2-MIB e geosmina. As amostras foram adicionadas de 50 ng L-1 de 2-MIB e geosmina, e 25 μg L-1 de microcistina-LR equivalente, antes dos ensaios. O uso do filtro com camada intermediária de CAG para o conjunto de coagulantes na proporção 70:30 (M.oleifera:PACl) resultou em eficiências globais acima de 95% para a remoção de cor, turbidez, células de M. aeruginosa, microcistinas e geosmina, e de 51 a 75% de remoção de 2-MIB e carbono orgânico dissolvido. Deste modo, o uso de M. oleifera como clarificante de águas com a substituição de 30% por PACl pode reduzir gastos com reagentes por parte de alguns países que hoje importam seu material para clarificação da água, e a adição de CAG no filtro de areia poderia reduzir custos e espaço com a instalação de mais de uma etapa para a remoção de metabólitos. Assim, este conjunto é indicado como uma alternativa de tratamento convencional de água, devido à sua capacidade de remoção de células e metabólitos, além da manutenção de cor, turbidez e microcistinas abaixo dos níveis estipulados para água de consumo. / Nutrient inputs leads to more frequent algal blooms in water supply reservoir which causes operational problems in water treatment plants due to high density of cells, aside from complications induced by its capacity of production of cyanotoxins and taste and odour compounds. The present study had as purpose an evaluation of the applicability of Moringa oleifera Lam as a coagulant with and without polyaluminium chloride (PACl) in the removal of Microcystis aeruginosa cells, microcystins, 2-MIB and geosmin using dissolved air flotation and filtration, using granulated activated carbon (GAC). First, NaCl and CaCl2 salts were studied for extraction of the coagulant. Samples were obtained by the addition of humic acid and M. aeruginosa cells in synthetic water in order to obtain 25 NTU. Coagulant obtained with 1M CaCl2 showed a better performance for color, turbidity and cells removal, being indicated 50 mg L-1 dosage. CaCl2 would not extract better the active component of M. oleifera seeds, but participate on flocs formation. Based on this, PACl addition was evaluated and added in the ranges of 10 to 50% substitution of the saline coagulant. 70:30 and 60:40 proportions of M.oleifera:PACl were indicated in order to to remove turbidity, color and cells. Finally, the use of GAC as an intermediate layer in rapid sand filtration bed was evaluated as a function of microcystins, 2-mib and geosmine retention capacity. Cited proportions were followed by filtration, added of 2-MIB and geosmin 50 ng L-1 as well as 25 μg L-1 of microcystin-LR equivalent before tests. A 70:30 (M.oleifera:PACl) proportion followed by rapid sand filtration combined with GAC led to removal efficiencies above 95% for color, turbidity, M. aeruginosa cells, geosmin and microcystins, and 51 to 75% efficiencies for 2-MIB and dissolved organic carbon. Hence, M. oleifera usage as water coagulant with 30% of PACl can reduce costs for some countries, and the addition of a GAC layer on a sand filter can reduce cost and space in water treatment plants. This process is indicated as an alternative conventional treatment for the removal of cyanobacteria cells and metabolites, besides its capacity to maintain turbidity, color and microcystins below the stipulated levels for water consumption.

CNPq / Florações de cianobactérias em reservatórios de abastecimento de água têm ocorrido com uma frequência cada vez maior, causando diversos problemas de ordem operacional nos sistemas de tratamento de água em decorrência da elevada densidade de células, além de preocupações quanto à eficiência do tratamento na remoção de metabólitos como cianotoxinas e compostos odoríferos. Este trabalho teve por objetivo avaliar a aplicabilidade da Moringa oleifera Lam pura e associada ao policloreto de alumínio (PACl) na remoção de células de Microcystis aeruginosa, microcistinas, 2-MIB e geosmina por meio de flotação por ar dissolvido e filtração rápida, utilizando carvão ativado granular. Primeiramente, os sais NaCl e CaCl2 foram avaliados para a extração do coagulante de M. oleifera. As amostras consistiram em água sintética adicionada de ácido húmico e células de M. aeruginosa para valores iniciais de 25 uT. O coagulante obtido com 1M CaCl2 de M. oleifera apresentou maior eficiência de remoção de cor, turbidez e número de células, sendo, para ele, indicada como ideal a dose de 50 mg L-1. É indicado que o CaCl2 não permite uma maior eficiência de extração do coagulante, mas sim que participe na formação dos flocos. A partir desses resultados, considerou-se a substituição de 10 a 50% do coagulante salino por PACl. O conjunto de coagulantes em proporções de 70:30 e 60:40 de M. oleifera e PACl permitiram uma melhoria na eficiência de remoção de células e redução do carbono orgânico residual. Finalmente, para essas proporções, foi avaliada a contribuição do uso de carvão ativado granular (CAG) como camada intermediária de filtro de areia visando à remoção de microcistinas, 2-MIB e geosmina. As amostras foram adicionadas de 50 ng L-1 de 2-MIB e geosmina, e 25 μg L-1 de microcistina-LR equivalente, antes dos ensaios. O uso do filtro com camada intermediária de CAG para o conjunto de coagulantes na proporção 70:30 (M.oleifera:PACl) resultou em eficiências globais acima de 95% para a remoção de cor, turbidez, células de M. aeruginosa, microcistinas e geosmina, e de 51 a 75% de remoção de 2-MIB e carbono orgânico dissolvido. Deste modo, o uso de M. oleifera como clarificante de águas com a substituição de 30% por PACl pode reduzir gastos com reagentes por parte de alguns países que hoje importam seu material para clarificação da água, e a adição de CAG no filtro de areia poderia reduzir custos e espaço com a instalação de mais de uma etapa para a remoção de metabólitos. Assim, este conjunto é indicado como uma alternativa de tratamento convencional de água, devido à sua capacidade de remoção de células e metabólitos, além da manutenção de cor, turbidez e microcistinas abaixo dos níveis estipulados para água de consumo. / Nutrient inputs leads to more frequent algal blooms in water supply reservoir which causes operational problems in water treatment plants due to high density of cells, aside from complications induced by its capacity of production of cyanotoxins and taste and odour compounds. The present study had as purpose an evaluation of the applicability of Moringa oleifera Lam as a coagulant with and without polyaluminium chloride (PACl) in the removal of Microcystis aeruginosa cells, microcystins, 2-MIB and geosmin using dissolved air flotation and filtration, using granulated activated carbon (GAC). First, NaCl and CaCl2 salts were studied for extraction of the coagulant. Samples were obtained by the addition of humic acid and M. aeruginosa cells in synthetic water in order to obtain 25 NTU. Coagulant obtained with 1M CaCl2 showed a better performance for color, turbidity and cells removal, being indicated 50 mg L-1 dosage. CaCl2 would not extract better the active component of M. oleifera seeds, but participate on flocs formation. Based on this, PACl addition was evaluated and added in the ranges of 10 to 50% substitution of the saline coagulant. 70:30 and 60:40 proportions of M.oleifera:PACl were indicated in order to to remove turbidity, color and cells. Finally, the use of GAC as an intermediate layer in rapid sand filtration bed was evaluated as a function of microcystins, 2-mib and geosmine retention capacity. Cited proportions were followed by filtration, added of 2-MIB and geosmin 50 ng L-1 as well as 25 μg L-1 of microcystin-LR equivalent before tests. A 70:30 (M.oleifera:PACl) proportion followed by rapid sand filtration combined with GAC led to removal efficiencies above 95% for color, turbidity, M. aeruginosa cells, geosmin and microcystins, and 51 to 75% efficiencies for 2-MIB and dissolved organic carbon. Hence, M. oleifera usage as water coagulant with 30% of PACl can reduce costs for some countries, and the addition of a GAC layer on a sand filter can reduce cost and space in water treatment plants. This process is indicated as an alternative conventional treatment for the removal of cyanobacteria cells and metabolites, besides its capacity to maintain turbidity, color and microcystins below the stipulated levels for water consumption.

Made available in DSpace on 2017-06-01T18:20:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_roberto.pdf: 771972 bytes, checksum: 84b4fdd96e095e36234f411eb7d531d5 (MD5) Previous issue date: 2010-02-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Cassava (Manihot esculenta) is the third most important crop in the basic food of the Brazilian population. The production of cassava flour generates an effluent, called manipueira , containing high organic matter and cyanide. The objective of this study was to investigate the removal of chemical oxygen demand (COD), turbidity and cyanide from cassava wastewater by physical-chemical and biological treatments. In the physicalchemical treatment by coagulation-flocculation, three full factorial designs were carried out to investigate the factors: pH, tannin concentration and the flocculation polymer (Polipan) concentration on the response variables: COD, turbidity and cyanide. The maximum efficiency for COD removal was 91 % at pH 8.0 in the presence of tannin 1.0 mL/L and Polipan 0.030 ppm. The highest removal of turbidity (75 %) was determined at pH 8 and tannin 0.8 mL/L in the absence of Polipan to reduce the costs of treatment. Under these conditions, the maximum removal of cyanide was 12 %. In the aerobic biological treatment for 48 h, the maximum efficiencies for COD reduction of 88 % and for turbidity reduction of 69 % were determined in the presence of the microbial consortium 20 % v/v, ammonium chloride 5 6 % and at pH 8.0. For the treatments, physical-chemical and biological, the results show that pH 8 is a key factor for removal of organic compounds and cyanide from cassava wastewater. The treatments of the manipueira by coagulation-flocculation and by microbial consortium decrease the pollution of this effluent before being launched in the water resources / A mandioca (Manihot esculenta) é a terceira cultura mais importante do país na alimentação básica da população. A produção de farinha de mandioca gera um efluente denominado manipueira que contem elevada quantidade de matéria orgânica e cianeto. O objetivo deste trabalho foi investigar a remoção da demanda química de oxigênio (DQO), turbidez e cianeto da manipueira por tratamentos físico-químico e biológico. No tratamento físico-químico por coagulação-floculação, três planejamentos fatoriais completos foram realizados para investigar os fatores: pH, tanino e o polímero sintético auxiliar da floculação (Polipan) sobre as variáveis respostas: DQO, turbidez e cianeto. A eficiência máxima de remoção de DQO foi 91 % a pH 8,0, na presença de tanino 1,0 mL/L e Polipan 0,030 ppm. A maior remoção de turbidez (75 %) foi determinada a pH 8 e tanino 0,8 mL/L, na ausência do Polipan para diminuir os custos do tratamento. Nessas condições, a redução máxima de cianeto foi de 12 %. Nos tratamentos biológicos aeróbios durante 48 h, as eficiências máximas de redução de DQO 88 % e de turbidez 69 % foram determinadas na presença de consórcio microbiano 20 % v/v, cloreto de amônio 5 - 6 % e a pH 8,0. Para os tratamentos físico-químico e biológico, os resultados obtidos mostram que o pH 8 foi fator chave para remoção de compostos orgânicos e do cianeto da manipueira. Os tratamentos da manipueira por coagulação-floculação e por consórcio microbiano diminuem a carga orgânica desse efluente antes de ser lançado nos recursos hídricos

Made available in DSpace on 2017-06-01T18:20:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 niedja_maria_lima.pdf: 795946 bytes, checksum: b99ca26748bebcf7d658bc27cda960b0 (MD5) Previous issue date: 2015-05-22 / One of the greatest challenges for science is searching for methodological processes which reflect directly or indirectly in the environment, decreasing the environmental impact and at the same time, providing the development of these processes. Water is currently one of those challenges, especially with regard to the availability and the pattern of physical-chemical and microbiological quality for consumption. Because of this problem, is that the work aims using moringa seeds to reduce turbidity, by presenting a biological coagulant that has advantages, when compared with the chemical coagulants. The water was collected in the Capibaribe River, in the municipality of Recife, Pernambuco, Brazil. The physical and chemical parameters such as pH, electrical conductivity and turbidity were determined before (pH=8 .11; CE=8.35 mS/cm; turbidez= 16.62 NTU) and after treatment. The Moringa powder oleifera were 0, 50, 100, 200, 250 and 300 mg/200mL of water, related to contact time corresponding to 0.1, 2, 4, and 6:0, which are adjusted for planning experimental CCRD. After the tests, the result obtained in the removal of up to 100 of the turbidity was with the concentration of 200 mg, with the time of sedimentation 2:0, proving the efficiency of biological coagulant present in Moringa seed oleifera for clarifying the water. Before and after the treatments were determined turbidity, pH and electrical conductivity. The results were analyzed by ANOVA table and the chart of Pearson representing respectively a significance level of 5 and correlation between variables. It was found that the time of sedimentation and pH showed correlation of 0.63; turbidity and pH was 0.49. The results observed in the electronic scanning photomicrographs indicate improvement in the particle biological sorvente dissolved. / Um dos grandes desafios para a Ciência é buscar processos metodológicos que reflitam direta ou indiretamente no ambiente, diminuindo o impacto ao meio e ao mesmo tempo, proporcionando o desenvolvimento desses processos. A água é, atualmente, um desses desafios, principalmente quanto à disponibilidade e ao padrão de qualidade microbiológico e físico-químico para consumo. Por causa desta problemática, é que o trabalho teve como objetivo utilizar sementes de moringa para redução da turbidez, por apresentar um biocoagulante que apresenta vantagens, quando se compara com os coagulantes químicos. A água foi coletada no rio Capibaribe, no município de Recife, Pernambuco, Brasil. Os parâmetros físico-químicos como pH, condutividade elétrica e turbidez foram determinados antes (pH=8,11; CE=8,35 mS/cm; turbidez=16,62 NTU) e após o tratamento. As concentrações do pó da Moringa oleífera foram 0, 50, 100, 200, 250 e 300 mg/200mL de água, relacionados com tempo de contato correspondente a 0,1, 2, 4 e 6 horas, sendo estes ajustados pelo planejamento experimental DCCR. Após os ensaios, o resultado obtido na remoção de até 100 % da turbidez foi com a concentração de 200 mg, com o tempo de sedimentação de 2 horas, comprovando a eficiência do biocoagulante presente na semente da Moringa oleífera para a clarificação da água. Antes e após os tratamentos foram determinadas turbidez, pH e condutividade elétrica. Os resultados foram analisados pela tabela ANOVA e o gráfico de Pearson que representavam respectivamente um nível de significância de 5 % e correlação entre as variáveis. Verificou-se que o tempo de sedimentação e o pH apresentou correlação de 0,63; e de turbidez com pH foi de 0,49. Os resultados observados nas fotomicrografias eletrônicas de varredura indicam melhoria da biossorvência de partículas dissolvidas.