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Fixação de carbono através de microalgas nativas (Chlamydomonas sp.) cultivadas em diferentes concentrações de CO2

Neves, Fábio de Farias January 2013 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:38:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 324708.pdf: 2784907 bytes, checksum: f25d26c1a43003fb0ab871ab7f560090 (MD5) Previous issue date: 2013 / Devido ao atual problema do aumento das emissões de Gases de Efeito Estufa (GEE), especialmente de dióxido de carbono (CO2), diversas pesquisas vêm sendo realizadas a fim de obter tecnologias que reduzam estas emissões ou retirem estes gases da atmosfera. Neste sentido, é crescente a aplicação do cultivo de microalgas no campo da Biotecnologia Ambiental, buscando fixação de CO2 de emissões atmosféricas e obtenção de energia da biomassa. Entretanto, para essas aplicações se tornarem economicamente viáveis, é necessária a adoção de estratégias para baixar o custo de produção de microalgas, bem como, faz se necessário o uso de microalgas que apresentem elevadas taxas de crescimento, produtividade e biofixação de CO2 quando cultivadas sob a introdução de elevadas concentrações deste gás. Sendo assim, este trabalho avaliou a influência da injeção de atmosferas com diferentes concentrações de dióxido de carbono (0,038, 5, 10, 15 e 20%) sobre o crescimento, produtividade e biofixação de CO2 nos cultivos de Chlamydomonassp. nativas de Santa Catarina, utilizando como meio de cultura efluente doméstico tratado (EDT). Também, foi avaliado o efeito do uso do EDT como meio de cultura alternativo sobre o crescimento e a produtividade do cultivo. Os cultivos foram submetidos a diferentes tratamentos distribuídos em quatro experimentos. Foram avaliados parâmetros de crescimento, produtividade, fixação de CO2, remoção de nutrientes e potencial para de utilização da biomassa na produção de biodiesel. Os resultados demonstram que o efluente doméstico tratado tem potencial para ser utilizado como meio de cultura para o cultivo de Chlamydomonassp. Os cultivos com introdução de ar com concentrações de 5 e 10% de CO2 foram os que apresentaram os maiores valores de crescimento, produtividade e fixação de CO2, entretanto, foi possível o cultivo das microalgas sob concentrações de 15 e 20% de CO2, sugerindo fixação de CO2 também nessas concentrações elevadas. Contudo, a eficiência de utilização do CO2 introduzido deve ser ampliada. As espécies estudadas se mostraram potencialmente adequadas para a fixação de CO2 de emissões atmosféricas quando cultivadas em EDT. No entanto, apenas uma das espécies estudadas apresentou potencial como matéria prima para a produção de biodiesel.<br> / Abstract : Due to the current problem of rising emissions of Greenhouse Gases (GHGs ) , especially carbon dioxide ( CO2 ) , several studies have been performed in order to reduce emissions or remove these gases from the atmosphere . In this sense , there is a growing application of microalgae culture in the field of Environmental Biotechnology, with the objectives on fixation of atmospheric CO2 and obtaining energy from biomass. However , for these applications to be economically viable , it is necessary to adopt strategies to lower the cost of production of microalgae, as well, work with microalgae that have high growth rates, productivity and CO2 fixation, when the culture grown under introducing high concentrations of this gas. Thus , this study evaluated the influence of injection different concentrations of carbon dioxide ( 0.038 , 5 , 10 , 15 and 20 % ) on the growth , productivity and CO2 fixation on Chlamydomonas sp strains that is indigenous of Santa Catarina State, using as culture medium treated wastewater (TW). Also, it was evaluated the effect of the use of TW as alternative culture medium on growth and productivity of the strains. The cultures were subjected to different treatments over four experiments. Parameters of growth, productivity , CO2 fixation , nutrient removal and the potential of the use of biomass in the production of biodiesel were evaluated. The results indicate that treated wastewater can be used as culture medium for Chlamydomonas sp. strains. The introduction of air concentrations of 5 and 10% CO2 shown the highest values of growth, productivity and CO2 fixation. However, it was possible grown this strains in concentrations of 15 and 20% CO2 , suggesting, also, CO2 fixation in such high concentrations. However, the efficiency of use introduced CO2 must be increase. The studied strains have shown potentially suitable for fixing CO2 from atmospheric emissions when grown in TW. However, only one of the strains studied showed potential as raw material for biodiesel production.
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Pré e pós-tratamento por eletro-oxidação associada à fotocatálise heterogênea em uma ETA por filtração direta visando a redução dos precursores dos compostos organoclorados / Pre and post-treatment by electro-oxidation associated with heterogeneous photocatalysis on an ETA for direct filtration aiming to reduce precursors of organochlorine compounds

Abdala Neto, Eliezer Fares 11 October 2012 (has links)
ABDALA NETO, E. F. Pré e pós-tratamento por eletro-oxidação associada à fotocatálise heterogênea em uma ETA por filtração direta visando a redução dos precursores dos compostos organoclorados. 2012. 239 f. Tese(Doutorado em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-11-07T17:05:17Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_efabdalaneto.pdf: 5633587 bytes, checksum: 30796ddf05353087f05f53d399f11373 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-11-07T18:44:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_efabdalaneto.pdf: 5633587 bytes, checksum: 30796ddf05353087f05f53d399f11373 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-11-07T18:44:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_efabdalaneto.pdf: 5633587 bytes, checksum: 30796ddf05353087f05f53d399f11373 (MD5) Previous issue date: 2012-10-11 / This study evaluated the performance of the heterogeneous photocatalysis combined with electrooxidation compounding a hybrid photoreactor (contact time: 2.75; 5.5 and 11 min.) to pre-treat eutrophic water, comparing the use of chlorine (5 and 10 mg.L-1) and chlorine dioxide (1.2 mg.L-1), subjected to descending direct filtration (aluminum hydroxychloride at 5.4 mg.L-1 and polymer polyDADMAC at 2.0 mg.L-1). It was also evaluated the photoreactor in the post-treatment of water pre-oxidized with chlorine and chlorine dioxide. The photoreactor was equipped with Vacuum-UV sources (photoactivating immobilized TiO2) and set of metal electrodes (7.33 mA.cm-2). The quality of the treated water was analyzed regarding the reduction in concentration of organochlorine precursors, especially COD, chlorophyll-a, and the formation of total trihalomethanes and total haloacetic acids. The analyses followed the guidelines of the Standard Methods for Examination of Water and Wastewater (APHA, 2005). The photoreactor as an alternative for pre-oxidation has promoted the best mean results of removal reaching for turbidity 99.50%, 97.5% for the apparent color, 98.89% for chlorophyll-a, and 65.47% for COD. Meanwhile by using the chemical pre-oxidation, the removal of apparent color was 85.94% and 92.19%, with chlorine and dioxide chlorine, respectively. As regard with turbidity, the result with the use of chlorine was 95.57% and 96.23% with chlorine dioxide. For the COD, the result was 37.45% for chlorine and 49.45% with chlorine dioxide. In relation to chlorophyll, the removal reached 91.94% and 94.04%, with chlorine and dioxide chlorine, respectively. For the remaining concentrations of total trihalomethanes, considering the significant digits as given by the current potability standards in Brazil, Ordinance # 2914 (BRASIL, 2011), with maximum allowable value of 0.1 mg.L-1, all pre-treatment conditions (photoreactor, chlorine and chlorine dioxide) have met this limit, and presented no significant difference between obtained values. As for the average formation of total haloacetic acids, no significant difference was detected between values obtained under different conditions studied, but all values were above the potability limit, reaching for water pre-oxidized with the photoreactor 0.164 mg/L, for water pre-oxidized with chlorine, 0.151 mg/L, and for water pre-oxidized with dioxide chlorine, 0.139 mg/L. The use of the photoreactor in the post-treatment of water pre-oxidized with chlorine or dioxide chlorine has not significantly reduced the concentrations of total trihalomethanes and total haloacetic acids, which were above the limits set by the Ordinance # 2914. / O objetivo desta pesquisa foi avaliar o desempenho da fotocatálise heterogênea associada à eletro-oxidação compondo um fotoreator híbrido (tempo de contato: 2,75; 5,5 e 11 min.) pré-tratando água eutrofizada, comparando com o uso do cloro (5 e 10 mg.L-1) e dióxido de cloro (1,2 mg.L-1), submetidas à filtração direta descendente (hidroxicloreto de alumínio a 5,4 mg.L-1 e polímero polyDADMAC a 2,0 mg.L-1). Também foi avaliado o fotoreator pós-tratando água pré-oxidada com cloro e dióxido de cloro. O fotoreator foi equipado com fontes UV-Vácuo/UV-C (fotoativando TiO2 imobilizado) e conjunto de eletrodos metálicos (7,33 mA.cm-2). Avaliou-se a qualidade da água tratada, no que se refere à redução de concentração para os precursores dos organoclorados, principalmente: DQO, Clorofila “a” e a formação dos trihalometanos totais (TTHM) e ácidos haloacéticos totais (AHAT). As análises seguiram as diretrizes do Standard Methods for Examination of Water and Wastewater (APHA, 2005). O fotoreator como alternativa de pré-oxidação proporcionou melhores resultados médios de remoção, alcançando para turbidez 99,50%, cor aparente 97,5%; clorofila “a” 98,89% e para DQO a remoção foi de 65,47%. Enquanto que, com pré-oxidação química a remoção de cor aparente foi de 85,94% e 92,19%, cloro e dióxido de cloro, respectivamente. Para turbidez o resultado com o uso do cloro foi de 95,57% e 96,23% com dióxido de cloro. Em termos de DQO a remoção foi de 37,45% para o cloro e, 49,45% com dióxido de cloro. Em termos de clorofila a remoção foi de 91,94% e 94,04%, com o uso do cloro e dióxido de cloro, respectivamente. Para as concentrações remanescentes dos TTHM, considerando os algarismos significativos, tal como consta no padrão de potabilidade vigente no Brasil, Portaria no 2914 (BRASIL, 2011), com valor máximo permissível de 0,1 mg.L-1, todas as condições de pré-tratamento (fotoreator, cloro e dióxido de cloro), atenderam a este limite e, estatisticamente não apresentaram diferenças significativas entre os valores obtidos. Para a formação média dos AHAT, também não houve diferenças significativas entre os valores obtidos nas diferentes condições estudadas, porém, todos os valores se apresentaram acima do limite de potabilidade, alcançando para águas pré-oxidadas com o fotoreator 0,164 mg.L-1, com cloro 0,151 mg.L-1, e para águas pré-oxidadas com dióxido de cloro 0,139 mg.L-1. O emprego do fotoreator pós-tratando água pré-oxidada com cloro ou dióxido de cloro, não apresentou redução significativas nas concentrações de TTHM e AHAT, apresentando-se acima dos limites da Portaria no 2914.
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Avaliação da toxicidade de nanopartículas de óxido de cobre através de macrófitas da especie Landoltia punctata

Lalau, Cristina Moreira January 2014 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:58:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327421.pdf: 3034137 bytes, checksum: c07717f335423c85bd2aa35186759656 (MD5) Previous issue date: 2014 / O uso e aplicabilidade das nanopartículas de óxido de cobre (NPCuO) tem aumentado consideravelmente nos dias atuais principalmente no campo da ciência e das indústrias. A NPCuO é bastante utilizada principalmente como componente em tinta anti-incrustante de embarcações. Embora se verifique uma utilização crescente desta partícula, estudos desenvolvidos para avaliar seus potenciais impactos ao meio ambiente ainda são escassos. Assim sendo o presente trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos tóxicos da NPCuO utilizando macrófitas aquáticas da espécie Landoltia punctata como organismo- teste. A metodologia utilizada para os ensaios teve como base as normatizações ISO 20079 e da OECD 221, porém com adaptações. Com o objetivo de avaliar a estabilidade, tamanho e forma da NPCuO foram realizados procedimentos para a sua caracterização através de microscopia eletrônica de transmissão (MET), análise de área superficial e análise do potencial Zeta. O delineamento experimental se deu pela exposição do organismo-teste a três diferentes concentrações da NPCuO, além do grupo controle, sendo 0.1, 1.0 e 10.0 g.L-1. Cada tratamento se deu em seis repetições totalizando 24 unidades experimentais utilizadas em testes com duração de sete dias. No ensaio foi avaliada a taxa de crescimento, alterações na organização ultraestrutural e morfológica e, conteúdo de pigmentos fotossintetizantes. Além dos procedimentos normatizados foram realizadas análises microscópicas para avaliar possíveis alterações citológicas após a exposição. Diferentemente do esperado não foram observados efeitos significativos p<0,05 na taxa de crescimento dos organismos expostos as diferentes concentrações. Essa premissa é comprovada ao se verificar no máximo a CE20 na máxima concentração de NPCuO. Os danos sobre a ultraestrutura e conteúdo de pigmentos fotossintetizantes foram bastante expressivos e não foram encontradas nanopartículas no interior das macrófitas durante a microscopia. Isto remete a hipótese de que com o aumento do período de exposição os efeitos de inibição de crescimento poderiam aumentar. O acúmulo de Cu2+ pela planta denota que a toxicidade pode ter sido provocada pelos íons liberados na amostra. A bioacumulação apresentada pela planta pode provocar efeitos tóxicos nos níveis mais altos da cadeia trófica indicando a necessidade de avaliar a bioamplificação dos efeitos dos íons da NPCuO.<br> / Abstract : The use and applicability of copper oxide nanoparticles (NPCuO) has increased substantially today mainly in the fields of scientific and industry. The NPCuO is widely used mostly as a component of antifouling paints in ships. Although there is an increasing use of this particle, studies developed to evaluate the potential environmental impacts are scarce. Thus the present study has aimed to evaluate the toxic effects of NPCuO on the duckweed Landoltia punctata sp. The test methodology used was OECD and ISO/DIS 20079 normalizations with some adaptations. For a better understanding of the effects and to complement this research, microscopic analysis was done to assess the physiological implications inside the cells of L. punctata and at the same time the uptake of copper ions by the duckweed. Also the characterization of the nanoparticle in this study by Transmition Electronic Microscopy (TEM), superficial area analysis and Zeta potential analysis was done. The experimental procedure was by exposure of the test-organism to three different concentration of NPCuO, above the control group, being 0.1, 1.0 and 10.0 g.L-1. Each treatment was done in six replicates totaling 24 experimental units used in assay with lasting seven days. In the test the growth rate, morphological and cytological alterations and photosynthetic pigments were evaluated. In addition to the standardized procedures microscopic analyzes were performed to assess possible cytological changes after exposure. Contrary to expected results haven't been observed meaning effects p<0,05 in the growth rate of organisms exposed to concentrations of nanoparticle. This fact is proven EC20 in at most a very high concentration of NPCuO. The damage on the morphology and photosynthetic material were quite significant and the nanoparticles were not observed in the cells during the microscopy. This leads to the conclusion that with the increase of the exposure period the growth inhibitory effects could increase. The accumulation of Cu2+ by the plant indicates that toxicity can be caused by ions released in the sample. The bioaccumulation presented by the plant can cause toxic effects on higher trophic levels indicating the need to evaluate the effects of biomagnifications of ions NPCuO.
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Simulação de fluxo vertical em trincheiras de infiltração urbana

Mujovo, Marla Josefa Nen January 2014 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:58:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 326403.pdf: 2203706 bytes, checksum: 6d64ada1d2cf62c966baa7d5d2f12b98 (MD5) Previous issue date: 2014 / Estruturas de drenagem compensatórias de infiltração como trincheiras são frequentemente usadas como alternativa para o controle da drenagem urbana. Sua implantação deve ser precedida de uma avaliação do risco que elas representam para o meio subterrâneo em termos qualitativos e quantitativos. A complexidade da circulação de águas no meio subterrâneo é tal que sua avaliação é quase sempre realizada com o auxílio de modelos computacionais que implementam as equações de fluxo e de transporte de contaminantes. Neste estudo é avaliado o desempenho de dois programas computacionais de distribuição livre na modelagem do fluxo de água no meio poroso a partir de trincheiras de infiltração. Os modelos HYDRUS 1D e CHEMFLO foram testados com dados de uma trincheira experimental implantada no Instituto de Pesquisas Hidráulicas. Os modelos depois de calibrados simularam dados dos eventos chuvosos monitorados na trincheira. Os resultados das simulações foram estatisticamente comparados com os dados de fluxo monitorados na trincheira. O modelo CHEMFLO apresentou resultados insatisfatórios para eventos com maior duração da chuva e que apresentam características de chuva variável. O modelo HYDRUS-1D apresentou uma margem de erro muito elevada para alguns eventos simulados. A matriz de avaliação de desempenho sustenta que o modelo HYDRUS-1D é eficiente em representar a trincheira de infiltração urbana o que não aconteceu com o modelo CHEMFLO devido as suas limitações.<br> / Abstract : Infiltration trenches, best management practices in urban drainage, are often used as an alternative for the control of urban drainage. Its implementation should be preceded by an assessment of the risk they pose to the subsurface in qualitative and quantitative terms. The complexity of water movement through unsaturated soils is such that its evaluation is often performed with the aid of computational models that implement the equations of flow and contaminant transport. This study evaluated the performance of two computer programs for free distribution in the modeling of water flow in porous media from infiltration trenches . The HYDRUS 1D and CHEMFLO programs were tested with experimental data from a trench located at the Institute of Hydraulic Research - UFRGS. Programs were calibrated with rainfall data events monitored in the trench. The simulation results were statistically compared with the data flow monitored in the trench. The CHEMFLO program showed unsatisfactory results for events with longer duration of rain and presenting features of variable rainfall. The HYDRUS-1D program showed a very high margin of error for some simulated events. An evaluation matrix were developed to measure the software performance. Its application to programs tested showed that HYDRUS-1D model is efficient in representing urban infiltration trench which did not happen with the CHEMFLO model due to their limitations.
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Wetlands construídos empregados no tratamento descentralizado de águas cinzas residencial e de escritório

Monteiro, Victória Regina Celso January 2014 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2014-08-06T18:07:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327447.pdf: 2730227 bytes, checksum: fe98da8f165abd428fd628f89bcc3efe (MD5) Previous issue date: 2014 / Dentre as tecnologias de saneamento descentralizado mais utilizadas para o tratamento de águas cinzas (AC), destacam-se os wetlands construídos. Este trabalho tem como objetivo geral avaliar o comportamento de wetlands construídos de fluxo horizontal (WH) e vertical (WV) empregados no tratamento de AC residencial e de escritório, respectivamente. Para tanto, foi realizada caracterização quali-quantitativa das AC geradas, por meio de amostragens simples e compostas, bem como por meio de medição de vazão in loco. Foram avaliadas, ainda, as eficiências alcançadas pelos WH (8 m² de área superficial) e WV (9,2 m² de área superficial) no tratamento das AC, bem como suas implicações de uso e viabilidade dos efluentes tratados à um potencial reúso. Não se observou diferença estatística entre os resultados das amostragens simples e compostas para nenhum parâmetro na AC da residência, contudo, para a AC do escritório, observou-se diferença no pH e N-NH4+. Com relação à caracterização quantitativa obteve-se 102,3 L/d (34 L/pessoa.d) para residência e 50 L/d (2,14 L/pessoa.d) para o escritório. Destaca-se que a AC da residência apresentou concentrações de DQO e de P-PO43- elevadas, com médias de 1025 mg/L e de 63 mg/L, respectivamente. Já para a AC do escritório, destaca-se uma concentração de DQO de 100 mg/L e de N-NH4+ de 20 mg/L. O WH atingiu elevadas eficiências de remoção de DQO (83%, considerando uma carga aplicada de 12,3 gDQO/m2.d), P-PO43- (73%) e SS (94%). No WV, também obtiveram-se expressivas remoções de DQO (88%, com carga de 0,5 gDQO/m².d), SS (93%) e N-NH4+ (97%), sendo, inclusive observada a nitrificação (7,5 mgNO3-/L no efluente tratado). A quantidade de efluente produzido em ambos os sistemas não atendeu por completo as potenciais demandas para um reúso nos empreendimentos. As AC tratadas não atenderam os limites estabelecidos na literatura brasileira vinculadas ao reúso em relação aos parâmetros turbidez, coliformes fecais, DBO, fósforo total, SST e SDT, contudo, podem ser lançados no ambiente por meio de infiltração no solo.<br> / Abstract : Among the most commonly used decentralized sanitation technologies for greywater (GW) treatment, highlights the constructed wetlands. The general aim of this work is to evaluate the behavior of constructed wetlands as horizontal flow (HW) and vertical flow (VW) applied on residential and office GW treatment, respectively. A qualitative and quantitative characterization of the GW generated was realized, through simple and compounds samples as well as an in loco flow measurement. The efficiencies reached by HW (8 m² superficial area) and VW (9.2 m² superficial area) were evaluated too, besides the implications of use and viability of the treated effluent reuse potential. No statistic differences was observed between the results of the simple and compounds GW?s samples for any parameter in the residence, however, in the offices GW were observed differences for pH and N-NH4+. In relation to the quantitative characterization was obtained 102.3 L/d (34 L/person.d) for the residence and 50 L/d (2.14 L/person.d) for the office. The residential?s GW showed high concentrations of COD and P-PO43-, with an average of 1025 mg/L and 63 mg/L. For the office?s GW, de average concentration was 100 mgCOD/L and 20 mgN-NH4+/L. The HW has reached good efficiencies of removal for COD (83%, considering an organic loading rate of 12,3 gCOD/m2.d), P-PO43- (73%) and SS (94%). In the VW also were obtained expressive removals of COD (88%, with organic loading rate of 0.5 gDQO/m².d), SS (93%) and N-NH4+ (97%), being inclusive observed nitrification (7.5 mgNO3-/L on treated effluent). The quantity of effluent produced in both systems did not reached the total potential demands for reuse. Both treated GW effluents did not reached the limits established on brazilian literature for reuse with respect to parameters turbidity, fecal coliforms, BOD, total phosphorus, SST and SDT, however, they could be disposed in the environment by soil infiltration.
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Monitoramento de sistemas descentralizados de wetlands construídos de fluxo vertical aplicados no tratamento avançado de esgotos

Trein, Camila Maria January 2015 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-08T04:07:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334115.pdf: 3182047 bytes, checksum: 92478a9a9e27014f7454ed3b4510002e (MD5) Previous issue date: 2015 / Diante do atual quadro de esgotamento sanitário no Brasil, percebe-se a necessidade de implantação de unidades de tratamento de esgoto aplicáveis às diversas situações e voltadas para pequenas coletividades. Dentro deste contexto, esta pesquisa objetivou avaliar a potencialidade de wetlands construídos de fluxo vertical ? WCFV no pós-tratamento de efluente primário, a fim de aplicá-los como alternativa tecnológica para o tratamento avançado de esgotos, empregados sob o contexto da descentralização. A base metodológica empregada foi conduzida em laboratório e em campo, em dois sistemas de tratamento de esgoto implantados em escala real na região de Florianópolis/SC. O WCFV referente ao sistema 1 localizado no município de Biguaçu, operou com uma vazão média de 12,2 m³/d e taxa hidráulica de 130 mm/d (considerando área superficial de 94,5 m²), com média de 7 alimentações diárias. Já o sistema 2 localizado no município de Palhoça, o WCFV-MFS (wetlands construídos de fluxo vertical modificado com fundo saturado) operou com uma vazão média de 18,1 m³/d, e taxa hidráulica de 12 mm/d (considerando área superficial de 1.561 m²), com média de 4 alimentações diárias. Por meio do monitoramento hidráulico e físico-químico ao longo de 20 meses, obteve-se valores médios de carregamento de 43 g DBO/m².d, 87 g DQO/m².d e 13 g SS/m².d. para o sistema 1, e 0,96 g DBO/m².d, 2 g DQO/m².d e 0,3 g SS/m².d. para o sistema 2. Tendo em vistas essas condições operacionais, o arranjo tecnológico do sistema 1 apresentou eficiências médias globais de remoção em termos de concentração de 75% de DQO, 88% de DBO, 83% de SS, 47% N-NH4+ e 63% de P-PO43-, e o sistema 2 apresentou eficiências de 93% de DQO, 97% de DBO, 94% de SS, 93% de N-NH4+ e 93% de P-PO43+. Em termos de E.coli, a remoção pelo wetland foi de 0,99 e 2,04 logs, para o sistema 1 e 2, respectivamente. Destaca-se em ambos os sistemas um elevado desempenho na remoção de SS, e uma remoção de nutrientes variando de satisfatória no WCFV, a excelente no WCFV-MFS, corroborando com o esperado para sistemas avançados de tratamento de esgotos.<br> / Abstract : On the current scenario of sewerage system in Brazil, we see the necessity to implement wastewater treatment units for the differents situations and facing small communities. In this context, this study focused in evaluate the potential of vertical flow constructed wetland ? VFCW as post treatment of primary system in order to apply them as a technological alternative for advanced wastewater treatment, applied in the decentralization context. The methods were conducted in the laboratory and in the experimental field, in two full scale wastewater treatment systems implemented around Florianópolis/SC. The first VFCW located in Biguaçu, operated with an average flow of 12.2 m³ and hydraulic rate of 130 mm/d (with 94.5 m² of surface area), with an average of 7 daily wastewater application. In the second system located in Palhoça, the VFCW-IBS (vertical flow constructed wetlands implemented with a bottom saturated) layer operated with an average flow of 18.1 m³/d, and hydraulic rate of 12 mm/d (with 1,561 m² of surface area) and with an average of 4 daily wastewater application. Through the hydraulic monitoring and physico-chemical over 20 months, we obtained average values of loading 43 g BOD/m².d, 87 g COD/m².d and 13 g SS/m².d for the first system, 0.96 g BOD/m².d, 2 g COD/m².d and 0.3 gSS/m².d for the second system. Considering these operating conditions, the technological arrangement of the first system showed global average removal efficiencies in terms of concentration of 75% of COD, 88% of BOD, 83% of SS, 47% of N-NH4 + and 63 % of P-PO43-, and second system showed efficiencies of 93% COD, 97% of BOD, 94% of SS, 93% of N-NH4+ and 93% of P-PO43-. In terms of E.coli, wetland?s performances were 0.99 and 2.04 logs for the system 1 and 2, respectively. In both systems a high performance in removing SS was achieved, a satisfactory nutrient removal in the first system and excellent in the second system, corroborating as expected for advanced sewage treatment systems.
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Granulação natural da biomassa em reator operado em bateladas sequenciais para tratamento de esgoto sanitário

Xavier, Jéssica Antunes January 2017 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-07-04T04:04:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346684.pdf: 2350862 bytes, checksum: 8bbe75d404810298f8e97cc29796e7ca (MD5) Previous issue date: 2017 / Os reatores operados em bateladas sequenciais com biomassa granular aeróbia são objeto de muitos estudos atuais. Seu uso para tratamento de esgoto sanitário ainda é um desafio devido às variações nas cargas aplicadas. O presente trabalho avaliou a granulação natural da biomassa em um reator piloto, operado em bateladas sequenciais (RBSG), para tratamento de esgoto sanitário. O estudo foi dividido em três estratégias operacionais, com ciclos compostos por fases de: enchimento, anóxica, aeróbia, descarte e repouso. Trabalhou-se com variações no tempo dos ciclos: 4 (estratégias I e II) e 6 horas (estratégia III) e da fase anóxica: 13, 30 e 90 minutos nas estratégias I, II e III, respectivamente. O tratamento efetuado pelo reator foi monitorado por meio de análises físico-químicas e biológicas. Os grânulos foram avaliados via análises de granulometria, sedimentabilidade e análises microbiológicas, como microscopia óptica, FISH (fluorescence in situ hibridization) e sequenciamento de DNA. O RBSG tratou o esgoto sanitário, produzindo um efluente dentro das exigências nacionais de padrões de lançamento de efluentes (CONAMA 430/2011). Observou-se nitrificação parcial com acúmulo de nitrito; a biodesfosfatação ocorreu na estratégia III. A concentração de biomassa no reator variou entre 1,0 e 1,2 g L-1, onde mais de 60% era granular (80% na estratégia III), com grânulos de diâmetros médios compreendidos entre 200 e 400µm. A razão IVL30/IVL10 variou entre 0,74 e 0,89, evidenciando boa sedimentabilidade da biomassa. Contudo, a queda na temperatura do reator mostrou-se como um dos fatores que favorecem a desintegração dos grânulos. As populações bacterianas identificadas nas três estratégias foram similares, com destaque para os gêneros Pseudomonas sp., Comamonas sp. e Pseudoxanthomonas sp. encontrados em abundância relativa de 17%, 19% e 45%, respectivamente. Os quais se destacam por serem produtores de substâncias extras poliméricas, fundamentais para a granulação, e nos processos de nitrificação e desnitrificação. O desenvolvimento dos grânulos no RBSG ocorreu de forma natural, sem inoculação. As características do lodo granular aeróbio e o desempenho do reator no tratamento de esgoto sanitário melhoraram com o aumento da fase anóxica.<br> / Abstract : The sequencing batch reactors with aerobic granular biomass are object of many current studies. Its use for sewage treatment is still a challenge due to the applied organic loads variations. The present study evaluated the natural granulation of the biomass in a sequencing batch reactor (GSBR) in a pilot scale for sanitary sewage treatment. The study was divided into three operational strategies. The cycles composed by phases of: filling, anoxic, aerobic, sedimentation, withdraw and idle. The time cycles were 4 hours for strategies I and II, and 6 hours for strategy III; during anoxic phases the time phase was: 13, 30 and 90 minutes for strategies I, II and III, respectively. The treatment carried out by the reactor was monitored through physical-chemical and biological analyzes. The granules were evaluated through particle size, settleability and microbiological analyzes, such as optical microscopy, FISH (fluorescence in situ hybridization) and DNA sequencing. The GSBR treated sanitary sewage, producing an effluent within the Brazilian requirements of effluent discharge standards (CONAMA 430/2011). Partial nitrification with nitrite accumulation was observed; biological phosphorus removal occurred during strategy III. The concentration of biomass in the reactor varied between 1.0 and 1.2 g L-1, with more than 60% of the biomass considered as granular sludge (80% in strategy III), presenting average diameter granules between 200 and 400µm. SVI30 / SVI10 ratio varied between 0.74 and 0.89, showing good settleability of the biomass. However, the drop in the reactor temperature proved to be one of the factors favoring the disintegration of the granules. The bacterial populations identified in the three strategies were similar, with emphasis on the genera Pseudomonas sp., Comamonas sp. and Pseudoxanthomonas sp. found in relative abundance of 17%, 19% and 45%, respectively. They are notable for being producers of extracellular polymeric substances, fundamental for sludge granulation, and for nitrification and denitrification processes. The development of the granules in GSBR occurred naturally, without any inoculation. The characteristics of the aerobic granular sludge and the performance of the reactor in the sanitary sewage treatment were improved with the anoxic phase increase.
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Avaliação de um sistema híbrido de wetlands construídos empregado no tratamento de esgoto sanitário

Rousso, Benny Zuse January 2017 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-09-05T04:11:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348176.pdf: 5278553 bytes, checksum: 765f2963a977e252900c2f112585dd5c (MD5) Previous issue date: 2017 / Wetlands construídos (WC) são uma ecotecnologia descentralizada de tratamento de esgotos que fornece níveis satisfatórios de remoção de poluentes, conciliado a uma implantação e operação simplificada e de baixo custo. Sistemas de WC em série, ou também chamados de sistemas híbridos, visam a obtenção de elevados níveis de depuração de matéria orgânica, sólidos suspensos totais (SST) e compostos nitrogenados. Tendo em vista contribuir para com a consolidação desta ecotecnologia no contexto da região sul do Brasil, visto a lacuna apresentada na literatura atual e a potencilidade da tecnologia no fomento da universalização do saneamento básico, este trabalho avaliou o projeto, execução e desempenho, tanto em termos de remoção de poluentes quanto em aspectos hidráulicos de vazões de saída e evapotranspiração (ETP), de um sistema híbrido de WC ao longo de seus dois primeiros anos de operação. O sistema em estudo possuiu escala real e tratou esgoto sanitário em volume equivalente à contribuição de uma residência unifamiliar brasileira, sendo composto por um tanque séptico (TS), seguido por um wetland construído de fluxo vertical (WCVD) e por um wetland construído de fluxo horizontal (WCH). O sistema híbrido foi submetido a um carregamento de 39,6 ± 11,5 gDQO.mWCVD-2.d-1 e 63,2 ± 14,6 mmWCVD.d-1, aplicados de forma intermintente de 3 a 4 pulsos por dia e sob regime de alternância de módulos com metade da semana em operação e a outra em repouso. Os resultados mostraram uma não homogeneidade das vazões de saída para os diferentes pulsos e dias da semana, com um aumento das vazões máximas (Qmáx) ao longo do dia e da semana. O monitoramento hidráulico também revelou um decréscimo das Qmáx diárias ao longo da operação que, juntamente com a constatação de não acúmulo de sólidos no maciço filtrante, indicaram uma diminuição da condutividade hídraulica em função do crescimento das raízes. O balanço hidráulico realizado apurou uma diferença metodológica ao se utilizar diferentes intervalos temporais de análise para o balanço, sendo a semana operacional o intervalo de análise que apresentou resultados com menor desvio padrão. Os valores médios de ETP obtidos foram iguais a 6,0 ± 1,3 mm.d-1 para o WCVD e 1,0 ± 1,2 mm.d-1para o WCH. A remoção de poluentes no sistema híbrido atingiu elevadas remoções de DQO (98 ± 1,5%), SST (99 ± 2,9%), N-NH4+ (90,7 ± 9,3%) e P-PO43- (96,2 ± 2,8%) e remoção satisfatória de NT (68,7 ± 12,6). O WCVD foi a unidade que removeu maior carga poluidora de DQO, SST, N-NH4+ e P-PO43- no sistema híbrido, sendo a camada intermediária (0,3 a 0,5 m de profundidade) onde o maior percentual foi removido. O WCH foi responsável pela maior remoção de NT no sistema híbrido, sendo os primeiros 25% de seu comprimento a seção que apresentou maior relevância para remoção de DQO, N-NO2- e N-NH4+ na unidade. Contudo, o WCH apresentou limitada e instável remoção de N-NO3- (36,3 ± 31%) formado no WCVD, gerando um efluente final parcialmente desnitrificado, com concentração média de 19,4 ± 10 mgN-NO3-.L-1. A remoção limitada provavelmente se deu em função da baixa relação C:N afluente. Dessa forma, sugeriram-se estratégias operacionais para aporte de carbono no WCH e aumento da remoção de N-NO3- e NT na unidade. Apesar disso, o sistema híbrido foi capaz de gerar um efluente refinado, apto para lançamento em todos os parâmetros analisados conforme legislaçoes nacionais e estaduais.<br> / Abstract : Constructed wetlands (CW) are an on-site wastewater treatment ecotechnology that provides satisfactory pollutant removal rates associated with a simplified and low cost execution and operation. Arrangements os CW in series, also named hybrid systems, aim to guarantee high depuration levels of organic matter, total suspended solids (TSS) and nitrogen compounds. Owing to contribute to the consolidation of this ecotechnology in the sourthern region of Brazil, this study evaluated the project, execution and performance, in both pollutant removal and hydraulic behavior of outflow discharges and evapotranspiration (ETP), of a hybrid system throughout its first two operational years. The study is justified due to a notorious lack of information about hybrid systems applied in the southern region of Brazil and to a great potential of this ecotechnology to foment sanitation univesalisation in the country. The evaluated system was a full-scale wastewater treatment plant and has treated urban wastewater in an equivalent volume generated by a Brazilian household. It was composed by a septic tank (TS), followed by a Vertical subsurface Flow Constructed Wetland (VFCW) and by a Horizontal subsurface Flow Constructed Wetland (HFCW). The hybrid system received an organic loading rate (OLR) equal to 39.6 ± 11.5 gCOD.mVFCW-2.d-1 and a hydraulic loading rate (HLR) of 63.2 ± 14.6 mmVFCW.d-1. The feeding was intermittent (3 to 4 daily pulses) and alternated (3.5 days of operation and 3.5 days of rest). The results pointed to a non-homogeneity of outlet discharges for the different pulses and days of the week, with an increase of maximum outled discharge (Qmax) throughout the day and the week. The hydraulic monitoring also revelead a decrease in the daily Qmax throughout the operation, which, together with the finding of non-accumulation of solids in bed media, indicated a reduction on the hydraulic conductivity due to the root growth. The water budget showed a methodological difference when using different time steps for the budget analysis. The operational week was the step that presented the results with the smallest standard deviations. The average ETP were a 6.0 ± 1.3 mm.d-1 for the VFCW and 1.0 ± 1.2 mm.d-1for the HFCW. The pollutant removal achieved excellent removal rates of COD (98 ± 1.5%), TSS (99 ± 2.9%), NH4+-N (90.7 ± 9.3%) and PO43--P (96.2 ± 2.8%), besides a satisfactory removal of TN (68.7 ± 12.6%). The VFCW was the unit in which greater COD, TSS, NH4+-N and PO43--P load was removed, being the intermediate layer (0.3 to 0.5 m of depth) where the highest percentage was treated. The HFCW was responsible for the biggest TN removal and the first 25% of its length was the section that presented the greater relevance of COD, NO2--N and NH4+-N removal within the unit. However, the HFCW showed a limited and unstable NO3--N removal (36.3 ± 31%), which was previously formed in the VFCW. The final effluent was, therefore only partially denitrified, with an average concentration of 19.4 ± 10 mgNO3--N.L-1. Probably the limited NO3--N removal was due to the low C:N ratio in the HFCW influent. In that way, operational strategies were suggested to increase carbon input in the HFCW and, thus, to increase NO3--N and TN removal. Despite that, the hybrid system was able to generate a depurated effluent, always suitable to be discharged in the environment according to the nacional and state regulations.
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Estudo da minimização da produção de lodo em sistemas de lodos ativados para esgotos sanitários

Velho, Viviane Furtado January 2015 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-24T03:08:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336421.pdf: 3169028 bytes, checksum: 107f462cc373584ba5a8dcb541605fdc (MD5) Previous issue date: 2015 / A produção de lodo em sistemas de lodos ativados é um grande desafio na gestão de estações de tratamento de esgotos (ETE), tanto pela crescente população servida por sistemas de coleta e tratamento de efluentes, quanto pelas regulamentações ambientais mais restritivas com relação à sua disposição final. Nesse sentido, a exploração e o desenvolvimento de processos que promovam a redução da produção deste resíduo têm sido muito incentivados. Citam-se, por exemplo, os processos baseados em teorias como a lise celular/crescimento críptico, o metabolismo desacoplado e o decaimento endógeno. O presente estudo teve como objetivo identificar os processos mais promissores para redução da produção de lodo em sistemas de lodos ativados, baseado na sua eficiência e interferência no tratamento do efluente (em escala bancada), estudando seus mecanismos de ação e verificando as potenciais condições de otimização do processo (em escala real). Os resultados obtidos em escala de bancada na UFSC, referentes à aplicação de métodos físico-químicos e biológicos, revelaram que algumas técnicas já consolidadas mundialmente como a cloração e a desintegração ultrassônica apresentam eficiência satisfatória, com redução de 25 a 55% da produção de lodo. No entanto, provocam alterações na qualidade do lodo, como a proliferação de organismos filamentosos, diminuindo o desempenho do tratamento. O processo oxic-settling-anaerobic (OSA) (transição entre condições aeróbias/anaeróbias do lodo) foi a alternativa mais eficiente, com redução do lodo excedente entre 50 a 60%, apresentando inclusive melhoras na qualidade do efluente, com eficiências superiores a 90% para DBO e um aumento de 50% na remoção de amônia quando comparado ao sistema controle. O monitoramento de uma estação de tratamento de esgotos em escala real, utilizando um reator anaeróbio (sistema tipo OSA), em paralelo ao processo de lodos ativados, para a redução de lodo excedente, permitiu verificar o rendimento do processo, bem como possibilitou identificar parâmetros chaves para se alcançar a redução de lodo, dentre os quais estão a taxa de recirculação do lodo (recomendada como sendo de 10%) e a idade do lodo global do sistema. Os resultados indicaram que a redução da produção de lodo varia entre 10 a 30%, e pode estar associada à desaceleração da cinética de crescimento da biomassa, juntamente com a solubilização dos compostos orgânicos em condições anaeróbias, enquanto o decaimento e a lise celular ocorrem principalmente em condições aeróbias. A alternância entre condições aeróbias/anaeróbias pode ser considerada o ponto chave para a redução de lodo nos sistemas do tipo OSA.<br> / Abstract : The amount of excess sludge production in activated sludge system is one of the most critical challenges in the field of sewage treatment. Considering this amount is set to rise, once the preservation of water sources and the more stringent effluent regulations have increased the population connected to the sewage treatment network. Thus, various approaches to reduce the production of excess sludge in the wastewater treatment plants (WWTP), such as lyses/cryptic growth, uncoupled metabolism and endogenous decay, have been encouraged. This study aimed (1) identify the more promising sludge reduction process based on its capacity to maintain the effluent quality and the sludge properties (bench scale experiment); (2) study the reduction mechanisms and verify the potential operational conditions that could optimize the sludge reduction process (real scale experiment). The bench scale experiment showed that the physical-chemical sludge reduction alternatives, such as chlorination and ultrasonic disintegration, whilst presented good sludge reduction (reduction of 25 to 55% on sludge production), these processes triggered changes on sludge quality resulting in a decline on treatment performance. OSA (oxic-settling-anaerobic) process was the most efficient sludge reduction alternative, with 50 ? 60% of sludge reduction, and the process also presented an improvement on effluent quality, BOD removal efficiencies remained over 90% and increase 50% of the nutrient removal efficiencies compared to control system. The real scale experiment monitored a modified activated sludge system based on OSA-like process. The process presented a sludge reduction of 10 ? 30%, which could be attributed to a decrease on biomass growth kinetics in association with organic matter solubilisation under anaerobic conditions. The sludge decay and cellular lyses occurred mainly under aerobic conditions. The transition from anaerobiosis to aerobiosis appeared one of the key points of sludge reduction in the OSA-like process and the repeated alternation between aerobic and anaerobic conditions could reduce the overall biomass even if the cryptic-growth is included.
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Cenários de gerenciamento de resíduos de papel sob a ótica da avaliação do ciclo de vida

Andrade Junior, Milton Aurelio Uba de January 2015 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-11-24T03:09:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336239.pdf: 2652321 bytes, checksum: 646ba9d9026cbc62d44b185c4912ecd6 (MD5) Previous issue date: 2015 / A inclusão/exclusão e os pressupostos assumidos na etapa de fim-de-vida de um estudo de avaliação do ciclo de vida (ACV) podem afetar os resultados do desempenho ambiental de toda uma cadeia de produção, sendo uma importante etapa a ser considerada. Esta pesquisa teve como objetivo identificar os impactos na etapa de fim-de-vida do papel, após a fase de consumo, sob a ótica da avaliação do ciclo de vida, a partir da modelagem e comparação de cenários de gerenciamento de resíduos. O estudo foi desenvolvido considerando as características atuais de recuperação e destinação final dos resíduos de papel em Florianópolis ? SC e os cenários de fim-de-vida compreenderam: aterramento sanitário, incineração e variações da taxa de reciclagem. Nesta modelagem avaliou-se o efeito do transporte e das abordagens de alocação/expansão do sistema com reciclagem de ciclo aberto. Após uma avaliação do perfil geral dos cenários quanto aos resultados para o método ReCiPe midpoint (H) 1.09, foram selecionadas para uma avaliação mais específica as categorias de mudanças climáticas, eutrofização de água doce e ocupação de solo, além da categoria de demanda acumulada de energia (Cumulative energy demand 1.08). Este estudo foi baseado nas séries de normas ISO 14040 e 14044, e o software Simapro® foi utilizado para auxiliar nas análises. Os resultados expressaram que o cenário hipotético de reciclagem apresentou o melhor desempenho ambiental entre as alternativas modeladas. A etapa de transporte demonstrou não influenciar o desempenho ambiental entre os cenários avaliados, considerando as distâncias que foram modeladas. Entretanto, os métodos de alocação apresentaram influências no compartilhamento de impactos nos sistemas de reciclagem de ciclo aberto.<br> / Abstract : The inclusion/exclusion and the assumptions of the end-of-life stage in a life cycle assessment (LCA) may affect the results of the environmental performance of an entire production chain and is an important step to be considered. This research aimed to identify the impacts of the paper end-of-life, after the phase of consumption, from the perspective of life cycle assessment, from modeling and comparison of waste management scenarios. The study was developed considering the current characteristics of disposal and recovery of waste paper in Florianópolis - SC and the end-of-life scenarios were: landfilling, incineration and variations of the recycling rate. In this modeling, it was assessed the effects of the transportation as well as the allocation approaches or system expansion when there is open-loop recycling. After an overall assessment of the scenarios profile to the outcomes from ReCiPe midpoint (H) 1:09 method, the impact categories of climate change, freshwater eutrophication and soil occupation, in addition to cumulative energy demand (1:08) were selected for a more specific evaluation. This study was based on ISO standards series 14040 and 14044, and the Simapro® software was used to assist in the analysis. The results stated that the hypothetical recycling scenario showed the best environmental performance among the alternatives modeled. The transport phase shown not to influence the environmental performance amongst the studied scenarios, considering the distances that were modeled, however the allocation methods presented influences on sharing impacts within open-loop recycling systems.

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