Made available in DSpace on 2017-05-12T14:46:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leandro Fleck.pdf: 1897702 bytes, checksum: b3e258336499f4a0de7936279b0ee27c (MD5) Previous issue date: 2014-01-31 / The development of human activities generates high amounts of industrial effluent, which has a high impact on watercourses, mainly due to organic load constituents. Among the methods used to control water pollution, the method of mathematical modeling stands out, a simulation tool that allows the generation of future scenarios. This study proposes to generate a mathematical model of water quality that simulates the process of aerobic self-depuration of organic matter from watercourses. For this purpose, it was used a water bath coupled to a jar test, providing temperature control from 20 to 28 °C, and flow velocity from 0.29 to 0.87 m s-1, similarly to natural conditions. The trials were conducted using a synthetic effluent with an initial COD concentration of 50 mg L-1, based on a Central Composite Design (DCC), composed of seven trials. All trials lasted 15 days, with effluent samples collected daily for the analysis of Chemical Oxygen Demand (COD) and Dissolved Oxygen (OD). A mathematical equation was developed for each day of self-depuration. The final mathematical model gathers 15 equations of self-depuration. The significance of the equations was measured using the analysis of variance to 10%. To validate the proposed model, a self-depuration trial was carried out under the conditions of 26 °C and 0.38 m s-1 with an initial COD concentration of 30 mg L-1. The analysis of variance was performed for the proposed mathematical model as well as the analysis of normality and homoscedasticity for waste, with a significance level of 5%.There are indications that the temperature significantly had an influence in the kinetics of aerobic decomposition of organic matter in the first and from the sixth to the fifteenth day self-depuration. The flow velocity significantly influenced in the eighth and from the twelfth to the fifteenth day of self-depuration, and the interaction between the factors in the eighth and fifteenth day of self-depuration, with p-values lower than the significance level adopted. With a confidence interval of 90%, the equations representing the first and from the seventh to the fifteenth day of self-depuration are statistically significant, with coefficients of determination (R2) greater than 84%. The proposed model adequately described the experimental data obtained in the validation trial, presented p-value of 2.49 E-17, lower than the level of significance adopted, of 5%. Thus, the model proposed can be considered statistically significant, describing the total variation of responses, with a ratio of 99.46%. The proposed mathematical model described the process of self-depuration in watercourses within the temperature and flow velocity intervals in which it was generated / O desenvolvimento das atividades humanas teve como consequência direta a geração de elevada quantidade de efluentes industriais, altamente impactantes aos cursos hídricos receptores, devido principalmente à carga orgânica constituinte. Dentre os métodos utilizados para o controle da poluição hídrica, destaca-se a modelagem matemática, a qual, sendo uma ferramenta de simulação, possibilita a geração de cenários futuros. O presente estudo propõe a geração de um modelo matemático de qualidade da água que possibilite simular o processo de autodepuração aeróbia da matéria orgânica de um corpo hídrico. Para a realização do estudo utilizou-se um banho-maria acoplado a um jar test, possibilitando o controle da temperatura na faixa de 20 a 28 °C e velocidade de fluxo na faixa de 0,29 a 0,87 m s-1, valores típicos encontrados em condições naturais. Os ensaios foram conduzidos utilizando-se efluente sintético a partir de uma concentração inicial de DQO de 50 mg L-1, com base em um Delineamento Composto Central (DCC), composto por 7 ensaios. Todos os ensaios tiveram duração de 15 dias, com coletas diárias de amostras de efluente para análise de Demanda Química de Oxigênio (DQO) e Oxigênio Dissolvido (OD). Gerou-se uma equação matemática para cada dia de autodepuração. O modelo matemático final reúne 15 equações de autodepuração. A significância das equações foi avaliada utilizando-se a Análise de Variância a 10%. Realizou-se a validação do modelo proposto, com base em um ensaio de autodepuração conduzido nas condições de 26 °C e 0,38 m s-1 a partir de uma concentração inicial de DQO de 30 mg L-1. Realizou-se a análise de variância para o modelo matemático proposto, assim como análise de normalidade e homoscedasticidade para os resíduos, com um nível de significância de 5%. Há indícios de que a temperatura influenciou significativamente na cinética de decomposição aeróbia da matéria orgânica no primeiro e do sexto ao décimo quinto dia autodepuração. A velocidade de fluxo influenciou significativamente no oitavo e do décimo segundo ao décimo quinto dia de autodepuração e a interação entre os fatores, no oitavo e no décimo quinto dia de autodepuração, apresentando p-valores menores que o nível de significância adotado. Com um intervalo de confiança de 90%, as equações representativas do primeiro e do sétimo ao décimo quinto dia de autodepuração, são estatisticamente significativas, apresentando coeficientes de determinação (R2) superiores a 84%. O modelo proposto descreveu satisfatoriamente os dados experimentais obtidos no ensaio de validação, apresentado p-valor de 2,49E-17, menor que o nível de significância adotado, de 5%. Assim, considera-se o modelo proposto como sendo estatisticamente significativo, descrevendo a variação total das respostas, com uma proporção de 99,46%. O modelo matemático proposto descreve satisfatoriamente o processo natural de autodepuração em cursos hídricos, dentro dos limites de temperatura e velocidade de fluxo em que foi gerado

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:23:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leandro Fleck.pdf: 1897702 bytes, checksum: b3e258336499f4a0de7936279b0ee27c (MD5) Previous issue date: 2014-01-31 / The development of human activities generates high amounts of industrial effluent, which has a high impact on watercourses, mainly due to organic load constituents. Among the methods used to control water pollution, the method of mathematical modeling stands out, a simulation tool that allows the generation of future scenarios. This study proposes to generate a mathematical model of water quality that simulates the process of aerobic self-depuration of organic matter from watercourses. For this purpose, it was used a water bath coupled to a jar test, providing temperature control from 20 to 28 °C, and flow velocity from 0.29 to 0.87 m s-1, similarly to natural conditions. The trials were conducted using a synthetic effluent with an initial COD concentration of 50 mg L-1, based on a Central Composite Design (DCC), composed of seven trials. All trials lasted 15 days, with effluent samples collected daily for the analysis of Chemical Oxygen Demand (COD) and Dissolved Oxygen (OD). A mathematical equation was developed for each day of self-depuration. The final mathematical model gathers 15 equations of self-depuration. The significance of the equations was measured using the analysis of variance to 10%. To validate the proposed model, a self-depuration trial was carried out under the conditions of 26 °C and 0.38 m s-1 with an initial COD concentration of 30 mg L-1. The analysis of variance was performed for the proposed mathematical model as well as the analysis of normality and homoscedasticity for waste, with a significance level of 5%.There are indications that the temperature significantly had an influence in the kinetics of aerobic decomposition of organic matter in the first and from the sixth to the fifteenth day self-depuration. The flow velocity significantly influenced in the eighth and from the twelfth to the fifteenth day of self-depuration, and the interaction between the factors in the eighth and fifteenth day of self-depuration, with p-values lower than the significance level adopted. With a confidence interval of 90%, the equations representing the first and from the seventh to the fifteenth day of self-depuration are statistically significant, with coefficients of determination (R2) greater than 84%. The proposed model adequately described the experimental data obtained in the validation trial, presented p-value of 2.49 E-17, lower than the level of significance adopted, of 5%. Thus, the model proposed can be considered statistically significant, describing the total variation of responses, with a ratio of 99.46%. The proposed mathematical model described the process of self-depuration in watercourses within the temperature and flow velocity intervals in which it was generated / O desenvolvimento das atividades humanas teve como consequência direta a geração de elevada quantidade de efluentes industriais, altamente impactantes aos cursos hídricos receptores, devido principalmente à carga orgânica constituinte. Dentre os métodos utilizados para o controle da poluição hídrica, destaca-se a modelagem matemática, a qual, sendo uma ferramenta de simulação, possibilita a geração de cenários futuros. O presente estudo propõe a geração de um modelo matemático de qualidade da água que possibilite simular o processo de autodepuração aeróbia da matéria orgânica de um corpo hídrico. Para a realização do estudo utilizou-se um banho-maria acoplado a um jar test, possibilitando o controle da temperatura na faixa de 20 a 28 °C e velocidade de fluxo na faixa de 0,29 a 0,87 m s-1, valores típicos encontrados em condições naturais. Os ensaios foram conduzidos utilizando-se efluente sintético a partir de uma concentração inicial de DQO de 50 mg L-1, com base em um Delineamento Composto Central (DCC), composto por 7 ensaios. Todos os ensaios tiveram duração de 15 dias, com coletas diárias de amostras de efluente para análise de Demanda Química de Oxigênio (DQO) e Oxigênio Dissolvido (OD). Gerou-se uma equação matemática para cada dia de autodepuração. O modelo matemático final reúne 15 equações de autodepuração. A significância das equações foi avaliada utilizando-se a Análise de Variância a 10%. Realizou-se a validação do modelo proposto, com base em um ensaio de autodepuração conduzido nas condições de 26 °C e 0,38 m s-1 a partir de uma concentração inicial de DQO de 30 mg L-1. Realizou-se a análise de variância para o modelo matemático proposto, assim como análise de normalidade e homoscedasticidade para os resíduos, com um nível de significância de 5%. Há indícios de que a temperatura influenciou significativamente na cinética de decomposição aeróbia da matéria orgânica no primeiro e do sexto ao décimo quinto dia autodepuração. A velocidade de fluxo influenciou significativamente no oitavo e do décimo segundo ao décimo quinto dia de autodepuração e a interação entre os fatores, no oitavo e no décimo quinto dia de autodepuração, apresentando p-valores menores que o nível de significância adotado. Com um intervalo de confiança de 90%, as equações representativas do primeiro e do sétimo ao décimo quinto dia de autodepuração, são estatisticamente significativas, apresentando coeficientes de determinação (R2) superiores a 84%. O modelo proposto descreveu satisfatoriamente os dados experimentais obtidos no ensaio de validação, apresentado p-valor de 2,49E-17, menor que o nível de significância adotado, de 5%. Assim, considera-se o modelo proposto como sendo estatisticamente significativo, descrevendo a variação total das respostas, com uma proporção de 99,46%. O modelo matemático proposto descreve satisfatoriamente o processo natural de autodepuração em cursos hídricos, dentro dos limites de temperatura e velocidade de fluxo em que foi gerado

A qualidade da água do século XXI é um dos principais problemas da humanidade em decorrência de atividades de mineração, lançamentos de esgotos domésticos e industriais sem tratamento, utilização de agrotóxicos e pesticidas, retirada da vegetação ripária e depósito de lixo. A gestão dos recursos hídricos engloba, entre outras ações, caracterização ambiental, avaliação dos impactos das atividades instaladas na área de influência, investigação da capacidade de assimilação do corpo receptor, monitoramento ambiental e retroalimentação do processo de gestão como um todo. A proposta deste trabalho foi estudar a dinâmica dos rios Jacupiranguinha, município de Cajati - SP e Pariquera-Açu, município de Pariquera-Açu - SP (Bacia do Rio Ribeira de Iguape) nas diferentes fases do ciclo hidrológico, e propor cenários com vistas à sustentabilidade dos recursos hídricos do Baixo Ribeira de Iguape. Foram medidas variáveis físicas e químicas da água e do sedimento, além da quantidade de coliformes fecais e as estruturas da comunidade bentônica dos rios, além de variáveis climatológicas e hidrológicas. O modelo QUAL2K foi utilizado como ferramenta para diferentes simulações de cenários para a sub-bacia do rio Jacupiranguinha. Os resultados mostraram que os rios sofrem os impactos decorrentes da urbanização tanto com relação ao escoamento superficial urbano quanto com a entrada de efluentes clandestinos e de estações de tratamento. Este fato foi percebido pela alteração da qualidade das águas em relação à concentração de nutrientes e coliformes totais e fecais. Os sedimentos foram classificados como mineral e a constituição granulométrica pode ter contribuído para a estrutura da comunidade de macroinvertebrados que foi maior no rio Pariquera-Açu, pois este possui sedimento mais heterogêneo. A classe Insecta foi representada por maior quantidade de taxa e a família Chironomidae foi a que apresentou maior densidade absoluta de organismos. Estes resultados podem indicar comprometimento da saúde das sub-bacias. Pôde-se constatar através das simulações que a sub-bacia do rio Jacupiranguinha necessita de algumas intervenções em saneamento para a melhoria da qualidade de suas águas e que, para algumas variáveis, o estágio de poluição supera os limites de autodepuração do rio. Neste caso, medidas de conservação já não seriam suficientes, necessitando da implantação de um processo de recuperação da qualidade destas águas. / The twenty-first century water quality is one of the main problems of mankind as a result of mining activities, release of untreated industrial and domestic sewage, use of agrochemicals and pesticides, removal of riparian vegetation and garbage dump. Water resources management includes environmental characterization, impact assessment of activities located in influence area, to investigate the receiving body assimilative capacity, environmental monitoring and feedback management process as a whole. The purpose of this work was to study the dynamics of rivers Jacupiranguinha, Cajati city and Pariquera-Açu, Pariquera-Açu city - Brazil (Ribeira de Iguape River Basin) in different phases of the hydrological cycle, and propose scenarios to water resources sustainability of the Ribeira de Iguape basin. Water and sediment physical and chemical variables, fecal coliforms and benthic community structure of rivers were measured, besides the weather and hydrological conditions. QUAL2K model was used as a tool for simulations of different scenarios for the sub-basin of Jacupiranguinha river. The results showed that the rivers are suffering the impacts of urbanization both in relation to urban runoff as the discharge of illegal domestic effluents and those from treatment stations. This fact was noticed by water quality changes on nutrient concentrations and total and fecal coliforms. The sediments were classified as mineral formation and particle size may have contributed to the benthic community structure which was higher in Pariquera-Açu river, because of its sediment heterogeneity. Insecta was dominant and Chironomidae showed the largest absolute density of organisms. These results may indicate impairment of health of sub-basins. It could be observed through simulations that Jacupiranguinha river needs some assistance in sanitation to improve the quality of its waters and the stage of pollution exceeds the limits of river self-purification. In this case, conservation measures would no longer be sufficient, necessitating the deployment of a recovery process of the quality of these waters.

A qualidade da água do século XXI é um dos principais problemas da humanidade em decorrência de atividades de mineração, lançamentos de esgotos domésticos e industriais sem tratamento, utilização de agrotóxicos e pesticidas, retirada da vegetação ripária e depósito de lixo. A gestão dos recursos hídricos engloba, entre outras ações, caracterização ambiental, avaliação dos impactos das atividades instaladas na área de influência, investigação da capacidade de assimilação do corpo receptor, monitoramento ambiental e retroalimentação do processo de gestão como um todo. A proposta deste trabalho foi estudar a dinâmica dos rios Jacupiranguinha, município de Cajati - SP e Pariquera-Açu, município de Pariquera-Açu - SP (Bacia do Rio Ribeira de Iguape) nas diferentes fases do ciclo hidrológico, e propor cenários com vistas à sustentabilidade dos recursos hídricos do Baixo Ribeira de Iguape. Foram medidas variáveis físicas e químicas da água e do sedimento, além da quantidade de coliformes fecais e as estruturas da comunidade bentônica dos rios, além de variáveis climatológicas e hidrológicas. O modelo QUAL2K foi utilizado como ferramenta para diferentes simulações de cenários para a sub-bacia do rio Jacupiranguinha. Os resultados mostraram que os rios sofrem os impactos decorrentes da urbanização tanto com relação ao escoamento superficial urbano quanto com a entrada de efluentes clandestinos e de estações de tratamento. Este fato foi percebido pela alteração da qualidade das águas em relação à concentração de nutrientes e coliformes totais e fecais. Os sedimentos foram classificados como mineral e a constituição granulométrica pode ter contribuído para a estrutura da comunidade de macroinvertebrados que foi maior no rio Pariquera-Açu, pois este possui sedimento mais heterogêneo. A classe Insecta foi representada por maior quantidade de taxa e a família Chironomidae foi a que apresentou maior densidade absoluta de organismos. Estes resultados podem indicar comprometimento da saúde das sub-bacias. Pôde-se constatar através das simulações que a sub-bacia do rio Jacupiranguinha necessita de algumas intervenções em saneamento para a melhoria da qualidade de suas águas e que, para algumas variáveis, o estágio de poluição supera os limites de autodepuração do rio. Neste caso, medidas de conservação já não seriam suficientes, necessitando da implantação de um processo de recuperação da qualidade destas águas. / The twenty-first century water quality is one of the main problems of mankind as a result of mining activities, release of untreated industrial and domestic sewage, use of agrochemicals and pesticides, removal of riparian vegetation and garbage dump. Water resources management includes environmental characterization, impact assessment of activities located in influence area, to investigate the receiving body assimilative capacity, environmental monitoring and feedback management process as a whole. The purpose of this work was to study the dynamics of rivers Jacupiranguinha, Cajati city and Pariquera-Açu, Pariquera-Açu city - Brazil (Ribeira de Iguape River Basin) in different phases of the hydrological cycle, and propose scenarios to water resources sustainability of the Ribeira de Iguape basin. Water and sediment physical and chemical variables, fecal coliforms and benthic community structure of rivers were measured, besides the weather and hydrological conditions. QUAL2K model was used as a tool for simulations of different scenarios for the sub-basin of Jacupiranguinha river. The results showed that the rivers are suffering the impacts of urbanization both in relation to urban runoff as the discharge of illegal domestic effluents and those from treatment stations. This fact was noticed by water quality changes on nutrient concentrations and total and fecal coliforms. The sediments were classified as mineral formation and particle size may have contributed to the benthic community structure which was higher in Pariquera-Açu river, because of its sediment heterogeneity. Insecta was dominant and Chironomidae showed the largest absolute density of organisms. These results may indicate impairment of health of sub-basins. It could be observed through simulations that Jacupiranguinha river needs some assistance in sanitation to improve the quality of its waters and the stage of pollution exceeds the limits of river self-purification. In this case, conservation measures would no longer be sufficient, necessitating the deployment of a recovery process of the quality of these waters.