Made available in DSpace on 2014-12-17T15:03:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HugoMBE_DISSERT.pdf: 3011454 bytes, checksum: f02eedee61c0464777dbee026e3a93cf (MD5) Previous issue date: 2010-12-17 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Eutrophication is a growing process present in the water sources located in the northeast of Brazil. Among the main consequences of these changes in trophic levels of a water source, stands out adding complexity to the treatment to achieve water standards. By these considerations, this study aimed to define, on a laboratory scale, products and operational conditions to be applied in the processing steps using raw water from Gargalheiras dam, RN, Brazil. The dam mentioned shows a high number of cyanobacteria, with a concentration of cells / ml higher than that established by Decree No. 518/04 MS. The same source was also considered by the state environmental agency in 2009 as hypereutrophic. The static tests developed in this research simulated direct filtration (laboratory filters) and pre-oxidation with chlorine and powdered activated carbon adsorption. The research included the evaluation of the coagulants aluminum hydrochloride (HCA) and alum (SA). The development of the research investigated the conditions for rapid mixing, the dosages of coagulants and pHs of coagulation by the drawing of diagrams. The interference of filtration rate and particle size of filtering means were evaluated as samples and the time of contact were tested with chlorine and activated carbon. By the results of the characterization of the raw water source it was possible to identify the presence of a high pH (7.34). The true color was significant (29 uH) in relation to the apparent color and turbidity (66 uH and 13.60 NTU), reflecting in the measurement of organic matter: MON (8.41 mg.L-1) and Abs254 (0.065 cm-1). The optimization of quick mix set time of 17", the speed gradient of 700 s-1 in the coagulation with HCA and the time of 20" with speed gradient of 800 s-1 for SA. The smaller particle sizes of sand filtering means helped the treatment and the variation in filtration rate did not affect significantly the efficiency of the process. The evaluation of the processing steps found adjustment in standard color and turbidity of the Decree n? 518/04 MS, taking in consideration the average values found in raw water. In the treatment using the HCA for direct filtration the palatable pattern based on the apparent color can be achieved with a dose of 25 mg L-1. With the addition of pre-oxidation step, the standard result was achieved with a reduced dose for 12 mgHCA.L-1. The turbidity standard for water was obtained by direct filtration when the dose exceeds 25 mg L-1 of HCA. With pre-oxidation step there is the possibility of reducing the dose to 20 mg L-1.The addition of CAP adsorption, promoted drinking water for both parameters, with even lower dosage, 13 mg L-1 of HCA. With coagulation using SA removal required for the parameter of apparent color it was achieved with pre-oxidation and 22 mgSA.L-1. Despite the satisfactory results of treatment with the alum, it was not possible to provide water with turbidity less than 1.00 NTU even with the use of all stages of treatment / A eutrofiza??o ? um processo cada vez mais presente nos mananciais situados no nordeste brasileiro. Entre as principais conseq??ncias destas altera??es nos n?veis tr?ficos da ?gua de um manancial destaca-se o acr?scimo de complexidade ao tratamento para potabiliza??o. Mediante a estas considera??es, este trabalho teve como objetivo definir, em escala de laborat?rio, produtos e condi??es operacionais a serem empregadas em etapas de tratamento utilizando ?gua bruta do a?ude Gargalheira, RN, Brasil. O a?ude em quest?o demonstra um n?mero de cianobact?rias elevado, apresentando uma concentra??o de c?lulas/ml superior aos n?veis estabelecidos pela Portaria MS n? 518/04. O mesmo, ainda foi considerado pelo ?rg?o ambiental do estado no ano de 2009 como hipereutr?fico. Os ensaios est?ticos desenvolvidos neste trabalho simularam filtra??o direta (filtros de laborat?rio), pr?oxida??o com cloro e adsor??o por carv?o ativado pulverizado. Foram avaliados os coagulantes hidr?xicloreto de alum?nio (HCA) e sulfato de alum?nio granulado (SA). O desenvolvimento da pesquisa buscou otimiza??o das condi??es de mistura r?pida, das dosagens de coagulantes e pHs de coagula??o com a constru??o de diagramas. As interfer?ncias da taxa de filtra??o e a granulometria do meio filtrante foram avaliadas e testaram-se dosagens e tempos de contato com cloro e com o carv?o ativado. Com os resultados da caracteriza??o da ?gua bruta foi poss?vel identificar no manancial a presen?a de um pH elevado (7,34). A cor verdadeira foi significativa (29 uH) em rela??o ? cor aparente e turbidez (66 uH e 13,60 uNT), refletindo-se nas medidas de mat?ria org?nica: MON (8,41 mg.L-1) e Abs254 (0,065 cm-1). A otimiza??o da mistura r?pida definiu o tempo de 17 , gradiente de velocidade de 700 s-1 na coagula??o com HCA e tempo de 20 , gradiente de velocidade de 800 s-1 para o SA. Granulometrias menores da areia do meio filtrante favoreceram o tratamento e a varia??o na taxa de filtra??o n?o interferiu de forma significativa na efici?ncia do processo. A avalia??o das etapas de tratamento verificou a adequa??o aos padr?es de cor aparente e turbidez da Portaria MS 518/2004 tomando como base os valores m?dios encontrados na ?gua bruta. No tratamento utilizando o HCA por filtra??o direta, a potabilidade para a cor aparente pode ser atingida com uma dosagem de 25 mg.L-1. Adicionando a etapa de pr?oxida??o o padr?o foi atingido com dosagem reduzida para 12 mgHCA.L-1. Para a turbidez a potabilidade foi obtida na filtra??o direta quando a dosagem supera 25 mg.L-1 de HCA. Com etapa de pr?oxida??o h? a possibilidade de redu??o da dosagem para 20 mg.L-1 de coagulante. O acr?scimo da adsor??o em CAP, promoveu a potabilidade para os dois par?metros, com dosagem ainda menor, 13 mg.L-1 de HCA. Coagulando com SA a remo??o necess?ria para o par?metro de cor aparente foi atingida com pr?oxida??o e dosagem de 22 mgSA.L-1. Apesar de apresentar bons resultados o tratamento com o sulfato de alum?nio n?o foi capaz de fornecer ?gua com turbidez menor que 1,00 uNT mesmo com a utiliza??o de todas as etapas de tratamento

Este trabalho teve como objetivo avaliar diversos métodos de detecção e recuperação de cistos de Giardia spp. e de oocistos de Cryptosporidium parvum em resíduos gerados no tratamento de águas de abastecimento com turbidez elevada tendo como padrão o Método 1623.1 da USEPA (2012 ). Para tanto, ensaios utilizando aparelho Jarteste (coagulação, floculação, decantação e filtração ) foram realizados utilizando o coagulante cloreto de polialumínio - PAC. Em todos os métodos avaliados foi utilizada a técnica de purificação por separação imunomagnética - IMS. A adaptação do método floculação em carbonato de cálcio FCCa elaborado por Vesey et al. (1993) e adaptado por Feng et al. (2011), repercutiu nos melhores resultados para a amostra de resíduo sedimentado, com recuperações de 68 ± 17 % para oocisto de C. parvum e de 42 ± 7 % para cisto de Giardia spp. Entretanto, as recuperações para a amostra de água de lavagem dos filtros - ALF foram inferiores à 1 %, não sendo possível determinar um método adequado. A presença dos patógenos indica que o reuso da ALF em ETA convencionais ou o descarte em mananciais sem um tratamento prévio, pode representar problemas de contaminação. A adaptação dos métodos de Boni de Oliveira (2012) e Keegan et al. (2008), também repercutiram em porcentagens de recuperação expressivas para a amostra de resíduo sedimentado, sendo de: 41 ± 35 % para oocisto de C. parvum e 11 ± 70 % para cisto de Giardia spp., e 38 ± 26 % para oocisto de C. parvum e 26 ± 13 % para cisto de Giardia spp., respectivamente. A análise estatística não resultou em diferença significativa entre estes dois métodos, entretanto, as elevadas recuperações indicam que estes métodos podem ser melhor avaliados em pesquisas futuras. / This dissertation addresses the evaluation of several methods for the detection of Giardia spp. cysts and Cryptosporidium parvum oocysts in wastes produced after a high-turbidity water treatment, according to Method 1623.1 from USEPA (2012). Coagulant polyaluminium chloride - PACl was used in jar test experiments (coagulation/flocculation, sedimentation and filtration ). The Immunomagnetic Separation - IMS technique was applied to all methods. The calcium carbonate flocculation (CCF) method, developed by Vesey et al. (1993) and adapted by Feng et al. (2011 ), was applied to sludge samples in this research and was the best method tested, with 68% ± 17 % and 42 % ± 7,00 % recoveries for C. parvum oocysts and Giardia spp. cysts, respectively. On the other hand, the percentage recovery of (oo)cysts for filter backwash water samples was lower than 1 % and no suitable method could be detected. The presence of pathogens represents contamination risks for water sources and the reuse of filter backwash water may be a problem to conventional water treatment plants. The application of Boni de Oliveira (2012) and Keegan et al. (2008) methods, adjusted to this study, also resulted in significant percentage recoveries for the sludge samples, with 41 ± 35 % for C. parvum oocyst and 11 ± 70% for cyst Giardia spp., and 38 ± 26% for oocyst C. parvum and 26 ± 13% for cyst Giardia spp., respectively. The statistical analysis showed no significant differences between the two methods, however, such high recoveries indicate they should be better evaluated in future research.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho da remoção de cistos deGiardia spp. e oocistos de Cryptosporidium parvum, em águas de abastecimento com turbidez elevada, em experimentos em escala de bancada (coagulação, floculação, decantação e filtração). Para tanto, empregou-se o coagulante cloreto de polialumínio – PAC. O método de filtração em membranas foi adotado para a concentração de protozoários, seguido ou não da etapa de purificação por separação imunomagnética – IMS. Os métodos foram avaliados em experimentos de controle de qualidade analítica e o método sem IMS apresentou as seguintes porcentagens de recuperação, 80% ±16,32% para cistos de Giardia spp. e 5% ±10,00% para oocistos de C. parvum. O método com IMS apresentou 31,5%±7,55% de recuperação para cistos de Giardia spp. e 5,75%±3,20% de recuperação para oocistos de C. parvum. Os experimentos demonstraram que não houve melhora na remoção de ambos os protozoários na condição de maior dosagem de coagulante (65 mg.L-1 de PAC e pH 7,29). A condição de menor dosagem de coagulante (25 mg.L-1 de PAC e pH 6,76) apresentou um desempenho melhor, ao contrário de uma expectativa de que a maior dosagem de coagulante pudesse favorecer a remoção destes microrganismos. A condição de menor dosagem apresentou, na água filtrada, 50 e 75% de ausência de identificação de cistos de Giardia e oocistos de C. parvum, respectivamente. A condição de maior dosagem apresentou (oo)cistos na água filtrada de todas amostras analisadas. Estes resultados indicam a importância do controle da coagulação na remoção de protozoários. / The aim of this study was to evaluate the performance of Giardia spp. cysts and Cryptosporidium parvum oocysts removal in a bench scale experiment. The coagulant polyaluminium chloride – PACl was used in this research. The protozoa concentration tests were performed by applying the Membrane Filtration method, with and without Immunomagnetic Separation assay-IMS. The methods were evaluated using control experiments and the method without IMS had the following percentage recovery, 80% ± 16.32% and 5% ±10.00% for Giardia cysts and C. parvum oocysts, respectively. The method with IMS presented 31.5% ± 7.55% and 5.75% ± 3.20% of percentage recovery for Giardia cysts and C. parvum oocysts, respectively. Bench scale experimental results have clearly shown that there was no improvement in protozoa removal using the superior dosage of coagulant. The inferior dosage condition (25 mg.L-1 of PACl and pH 6,76) performed better, which was contrary to what was expected in which a superior dosage of coagulant could favour when removing microorganisms. The inferior dosage condition presented 50% and 75% of absence of Giardia cysts and C. parvum oocysts in the final water, respectively. The second coagulation condition (65 mg.L-1 of PACl and pH 7,29) presented protozoa (oo)cysts in the final water of all the samples examined. These results indicate the importance of coagulation control in protozoa removal.

Este trabalho teve como objetivo avaliar diversos métodos de detecção e recuperação de cistos de Giardia spp. e de oocistos de Cryptosporidium parvum em resíduos gerados no tratamento de águas de abastecimento com turbidez elevada tendo como padrão o Método 1623.1 da USEPA (2012 ). Para tanto, ensaios utilizando aparelho Jarteste (coagulação, floculação, decantação e filtração ) foram realizados utilizando o coagulante cloreto de polialumínio - PAC. Em todos os métodos avaliados foi utilizada a técnica de purificação por separação imunomagnética - IMS. A adaptação do método floculação em carbonato de cálcio FCCa elaborado por Vesey et al. (1993) e adaptado por Feng et al. (2011), repercutiu nos melhores resultados para a amostra de resíduo sedimentado, com recuperações de 68 ± 17 % para oocisto de C. parvum e de 42 ± 7 % para cisto de Giardia spp. Entretanto, as recuperações para a amostra de água de lavagem dos filtros - ALF foram inferiores à 1 %, não sendo possível determinar um método adequado. A presença dos patógenos indica que o reuso da ALF em ETA convencionais ou o descarte em mananciais sem um tratamento prévio, pode representar problemas de contaminação. A adaptação dos métodos de Boni de Oliveira (2012) e Keegan et al. (2008), também repercutiram em porcentagens de recuperação expressivas para a amostra de resíduo sedimentado, sendo de: 41 ± 35 % para oocisto de C. parvum e 11 ± 70 % para cisto de Giardia spp., e 38 ± 26 % para oocisto de C. parvum e 26 ± 13 % para cisto de Giardia spp., respectivamente. A análise estatística não resultou em diferença significativa entre estes dois métodos, entretanto, as elevadas recuperações indicam que estes métodos podem ser melhor avaliados em pesquisas futuras. / This dissertation addresses the evaluation of several methods for the detection of Giardia spp. cysts and Cryptosporidium parvum oocysts in wastes produced after a high-turbidity water treatment, according to Method 1623.1 from USEPA (2012). Coagulant polyaluminium chloride - PACl was used in jar test experiments (coagulation/flocculation, sedimentation and filtration ). The Immunomagnetic Separation - IMS technique was applied to all methods. The calcium carbonate flocculation (CCF) method, developed by Vesey et al. (1993) and adapted by Feng et al. (2011 ), was applied to sludge samples in this research and was the best method tested, with 68% ± 17 % and 42 % ± 7,00 % recoveries for C. parvum oocysts and Giardia spp. cysts, respectively. On the other hand, the percentage recovery of (oo)cysts for filter backwash water samples was lower than 1 % and no suitable method could be detected. The presence of pathogens represents contamination risks for water sources and the reuse of filter backwash water may be a problem to conventional water treatment plants. The application of Boni de Oliveira (2012) and Keegan et al. (2008) methods, adjusted to this study, also resulted in significant percentage recoveries for the sludge samples, with 41 ± 35 % for C. parvum oocyst and 11 ± 70% for cyst Giardia spp., and 38 ± 26% for oocyst C. parvum and 26 ± 13% for cyst Giardia spp., respectively. The statistical analysis showed no significant differences between the two methods, however, such high recoveries indicate they should be better evaluated in future research.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho da remoção de cistos deGiardia spp. e oocistos de Cryptosporidium parvum, em águas de abastecimento com turbidez elevada, em experimentos em escala de bancada (coagulação, floculação, decantação e filtração). Para tanto, empregou-se o coagulante cloreto de polialumínio – PAC. O método de filtração em membranas foi adotado para a concentração de protozoários, seguido ou não da etapa de purificação por separação imunomagnética – IMS. Os métodos foram avaliados em experimentos de controle de qualidade analítica e o método sem IMS apresentou as seguintes porcentagens de recuperação, 80% ±16,32% para cistos de Giardia spp. e 5% ±10,00% para oocistos de C. parvum. O método com IMS apresentou 31,5%±7,55% de recuperação para cistos de Giardia spp. e 5,75%±3,20% de recuperação para oocistos de C. parvum. Os experimentos demonstraram que não houve melhora na remoção de ambos os protozoários na condição de maior dosagem de coagulante (65 mg.L-1 de PAC e pH 7,29). A condição de menor dosagem de coagulante (25 mg.L-1 de PAC e pH 6,76) apresentou um desempenho melhor, ao contrário de uma expectativa de que a maior dosagem de coagulante pudesse favorecer a remoção destes microrganismos. A condição de menor dosagem apresentou, na água filtrada, 50 e 75% de ausência de identificação de cistos de Giardia e oocistos de C. parvum, respectivamente. A condição de maior dosagem apresentou (oo)cistos na água filtrada de todas amostras analisadas. Estes resultados indicam a importância do controle da coagulação na remoção de protozoários. / The aim of this study was to evaluate the performance of Giardia spp. cysts and Cryptosporidium parvum oocysts removal in a bench scale experiment. The coagulant polyaluminium chloride – PACl was used in this research. The protozoa concentration tests were performed by applying the Membrane Filtration method, with and without Immunomagnetic Separation assay-IMS. The methods were evaluated using control experiments and the method without IMS had the following percentage recovery, 80% ± 16.32% and 5% ±10.00% for Giardia cysts and C. parvum oocysts, respectively. The method with IMS presented 31.5% ± 7.55% and 5.75% ± 3.20% of percentage recovery for Giardia cysts and C. parvum oocysts, respectively. Bench scale experimental results have clearly shown that there was no improvement in protozoa removal using the superior dosage of coagulant. The inferior dosage condition (25 mg.L-1 of PACl and pH 6,76) performed better, which was contrary to what was expected in which a superior dosage of coagulant could favour when removing microorganisms. The inferior dosage condition presented 50% and 75% of absence of Giardia cysts and C. parvum oocysts in the final water, respectively. The second coagulation condition (65 mg.L-1 of PACl and pH 7,29) presented protozoa (oo)cysts in the final water of all the samples examined. These results indicate the importance of coagulation control in protozoa removal.