O tratamento de efluentes industriais tem sido objeto de estudos no sentido da busca de soluções que minimizem impactos ambientais e promovam a conservação do bem natural que é a água. Nesta linha de pensamento, o presente trabalho propôs-se avaliar a viabilidade de recuperação de efluentes industriais contaminados com pesticidas do tipo piretróides em específico: a deltametrina e beta-ciflutrina. A justificativa na escolha deste tipo de componente está fundamentada na alta demanda alimentícia por parte da população mundial e o consequente acréscimo no uso dos agrotóxicos a fim de garantir a eficiência e o elevado volume de produção de alimentos. O objetivo deste trabalho foi estudar a remoção da deltametrina e da beta-ciflutrina de efluentes sintéticos aquosos por meio dos processos de osmose inversa e nanofiltração, com a utilização de membranas de poliamida. O presente estudo se justifica pelo atendimento aos padrões ambientais de concentração de piretróides no meio ambiente e reafirma o uso do sistema com membranas no tratamento de efluentes e remoção destes contaminantes. Para caracterização das membranas, foi realizado o teste de permeabilidade hidráulica, constatando diferentes linearidades de fluxo entre os dois processos, com a variação de pressão de trabalho. O desempenho dos processos foi verificado pela variação de parâmetros de meio reacional, variando a concentração dos piretróides em solução, analisando os princípios ativos isolados e também em mistura de ambos piretróides. Primeiramente se estudou a remoção da deltametrina e da beta-ciflutrina isoladamente em solução, nas concentrações de 5, 25, 50 e 100 mg L-1, sob a pressão de 5 bar. Posteriormente, avaliou-se o desempenho das membranas na remoção dos piretróides em mistura nas soluções sintéticas, com ambos os princípios ativos na concentração de 50 mg L-1, na pressão de 5 bar. Foi estudada a remoção da deltametrina e da beta-ciflutrina nos dois processos: osmose inversa e nanofiltração. Os resultados foram tratados estatisticamente por análise de variância (ANOVA) e pela análise por comparação de amostras independentes a fim de verificar a significância dos valores obtidos e a influência da variação dos parâmetros analisados. Para a faixa de concentração estudada (5, 25, 50 e 100 mg L-1) os valores encontrados de concentração de permeado foram todos consideravelmente baixos. O maior valor encontrado foi de 0,026 mg L-1 no ensaio de nanofiltração com concentração inicial de 5 mg L-1 de beta-ciflutrina em água. Os resultados apresentaram excelentes rejeições em todos os testes, seja com princípio ativo isolado ou em mistura, com rejeições maiores que 99,5% para ambos os piretróides nas concentrações testadas, sob a pressão de 5 bar. O processo de nanofiltração apresentou maiores e melhores fluxos de permeado do que a osmose inversa. Contudo, no que diz respeito à eficácia da separação, ambos processos indicaram ótimo desempenho na remoção dos piretróides, viabilizando assim, a escolha destes métodos para tratamento de efluentes contaminados com este pesticida / Treatment of industrial effluents has been the subject of numerous studies aimed at finding solutions that minimize environmental impacts and promote the recovery and / or reuse of the natural benefit which is the water. With this in mind, this study aims to evaluate the feasibility of recovery of industrial effluents contaminated with pyrethroid pesticide - in particular: the beta-cyfluthrin and deltamethrin. The justification for choosing this type of component is based on the high demand for food for the world population and consequent increase in the use of pesticides to ensure efficiency and high volume food production. The aim of this work was to study the removal of deltamethrin and beta-cyfluthrin from synthetic effluents through process of reverse osmosis and nanofiltration, with the use of polyamide membranes. This study is justified by attendance to environmental standards for pyrethroids concentration in the environment and it reaffirms the use of membranes system in wastewater treatment and in the removal of contaminants. For membranes characterization an hydraulic permeability test was performed, noting different flow linearities between the two processes, under variation of pressure. The process performance was verified by variation of parameters of reaction environment, by varying the concentration of pyrethroids in solution, examining the active ingredients alone and in mixture of both pyrethroids. First of all, we have studied the removal of deltamethrin and beta-cyfluthrin alone in solution, on concentrations of 5, 25, 50 and 100 mg L-1, under the pressure of 5 bar. Subsequently, we assessed the performance of the membranes in the removal of pyrethroid in mixture in the synthetic solutions, with both active ingredients at a concentration of 50 mg L-1, at a pressure of 5 bar. We studied the removal of deltamethrin and beta-cyfluthrin in two processes: reverse osmosis and nanofiltration. The results were statistically analyzed by analysis of variance (ANOVA) and analysis by comparison of independent samples in order to verify the significance of the values obtained and the influence of variation of parameters. For the concentration range studied (5, 25, 50 and 100 mg L-1) the values found in the permeate concentration were all pretty low. The highest value obtained was 0.026 mg L-1 in nanofiltration test with initial concentration of 5 mg L-1 of beta-cyfluthrin in water. The results showed excellent rejections in all tests, either with isolated active ingredient or in coexistence of them, attesting rejections greater than 99,5% for both pyrethroids, under the pressure of 5 bar. The nanofiltration process had higher and better permeate fluxes than the reverse osmosis. However, regarding the effectiveness of separation, both processes showed excellent performance in the removal of pyrethroids, thus enabling the choice of these methods for treatment of wastewater which are contaminated with this kind of pesticide

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-07-08T16:37:09Z No. of bitstreams: 1 2016_ClaudiaPatriciaPereiraSimões.pdf: 4749646 bytes, checksum: 79ad7e2f8b45e3af4441a27eb7a6fa99 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-07-11T16:19:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_ClaudiaPatriciaPereiraSimões.pdf: 4749646 bytes, checksum: 79ad7e2f8b45e3af4441a27eb7a6fa99 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-11T16:19:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_ClaudiaPatriciaPereiraSimões.pdf: 4749646 bytes, checksum: 79ad7e2f8b45e3af4441a27eb7a6fa99 (MD5) / Os problemas de qualidade e disponibilidade de água nos grandes centros urbanos são crescentes e demandam soluções preventivas e corretivas. Com relação à segurança da qualidade da água de consumo humano, um dos desafios é a remoção de microcontaminantes e patógenos emergentes e os processos de separação por membranas (PSM) têm se mostrado como uma opção promissora. As membranas de ultrafiltração (UF) são empregadas na remoção de material em suspensão e patógenos, e as de nanofiltração (NF) e osmose inversa (OI) são utilizadas na remoção de substâncias dissolvidas, entre elas o bisfenol-A (BFA). No presente trabalho foi avaliado, em escala piloto, o tratamento de água por três tipos de PSM, considerando o desempenho operacional, a rejeição de BFA e de outros contaminantes físico-químicos e microbiológicos. Foram utilizadas quatro membranas distintas, sendo: uma de UF (GS-5101U-S4); duas de NF (NF270 e NF90); e uma de OI (TW30). A UF foi empregada no tratamento da água do lago Paranoá e o seu permeado utilizado para alimentar a OI, enquanto as membranas de NF foram alimentadas com o efluente dos filtros ETA Brasília (DF). Tanto no caso da OI, como das NF, a água de alimentação foi enriquecida com bisfenol-A. A UF apresentou elevados valores de rejeição de turbidez (92%), coliformes (100%) e clorofila-a (97%) para valores iniciais de, respectivamente, 5,6UT, >24.196NNP/100mL e 3,9μg/L. Nas condições definidas como padrão o fluxo de permeado (Jp) médio da UF foi de 62L/(h.m2), a pressão transmembrana (PTM) média foi de 37,8kPa e a recuperação média foi de 96,1%. O aumento do tempo entre limpeza, do Jp e a adoção de etapa de coagulação influenciaram negativamente o desempenho operacional da UF. Entre as membranas de alta pressão estudadas, a NF90 apresentou melhor desempenho operacional, com Jp médio de 39,4L/(h.m2) e recuperação média de 22%. A membrana NF270 apresentou Jp médio de 8,7L/(h.m2) e recuperação média de cerca de 5%, e no caso da membrana de OI o Jp médio foi de 17,2L/(h.m2) e a recuperação média 8%. A rejeição de BFA pelas membranas TW30 e NF90 foi praticamente 100%, enquanto, a membrana NF270 apresentou rejeição entre 43 e 54%. Por outro lado, a rejeição de BFA pela membrana de UF foi praticamente inexistente. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Water quality and availability in urban areas is a matter of growing concern and claim for preventive e corrective solutions. Regarding the safety of drinking water, one of the challenges is the removal of emerging micropollutants and pathogens and membrane separation processes (MSP) are promising technologies. Ultrafiltration membranes (UF) are mainly applied for the removal of suspended solids and pathogens, while nanofiltration (NF) and reverse osmosis (RO) are recommended for the retention of dissolved substances, bisphenol-A (BPA) amongst them. In this study it was evaluated, in pilot scale, the capabilities of three types of MSP in treating water, considering their operational performance, BPA rejection, as well as the rejection of other physicochemical and microbiological contaminants. Four membranes were evaluated: one UF membrane (GS-5101U-S4), two NF membranes (NF270 and NF90) and one RO membrane (TW30). The UF membrane was fed with Paranoá lake water, and the UF permeate was used to feed the pilot RO system. The filtrated water from a local water treatment plant (ETA Brasilia, DF) was used as raw water for the NF membranes pilot plant. The feed water of both RO and NF membranes was spiked with bisphenol-A. High rejection of turbidity (92%), chlorophyll-a (97%) and coliforms (100%) was obtained when UF was evaluated, for initial values of, respectively, 5.6NTU, >24,196NNP/100mL e 3.9μg/L. For the standard operation conditions, UF permeate flux was 62 L/(h.m2), transmembrane pressure (TMP) was 37.8kPa and average recovery was 96%. The adoption of chemical coagulation stepprior to UF and the increase of cleaning intervals or permeate fluxes, resulted in adverse influence on UF operational performance. The NF90 membrane showed the best overall performance amongst the high pressure membranes. NF90 average permeate flux was 39.4L/(h.m2), while NF270 and TW30 were, respectively, 8.7 and 17.2 L/(h.m2). Average recoveries were 22%, 5% and 8% for NF90, NF270 and TW30, respectively. Both NF90 and TW30 (tighter membranes) provided BPA rejections, around 100%, while the NF270 membrane (looser membrane) showed BPA rejection between 43 and 54%. There was no detectable BPA rejection by the UF membrane whatsoever.

O tratamento de efluentes industriais tem sido objeto de estudos no sentido da busca de soluções que minimizem impactos ambientais e promovam a conservação do bem natural que é a água. Nesta linha de pensamento, o presente trabalho propôs-se avaliar a viabilidade de recuperação de efluentes industriais contaminados com pesticidas do tipo piretróides em específico: a deltametrina e beta-ciflutrina. A justificativa na escolha deste tipo de componente está fundamentada na alta demanda alimentícia por parte da população mundial e o consequente acréscimo no uso dos agrotóxicos a fim de garantir a eficiência e o elevado volume de produção de alimentos. O objetivo deste trabalho foi estudar a remoção da deltametrina e da beta-ciflutrina de efluentes sintéticos aquosos por meio dos processos de osmose inversa e nanofiltração, com a utilização de membranas de poliamida. O presente estudo se justifica pelo atendimento aos padrões ambientais de concentração de piretróides no meio ambiente e reafirma o uso do sistema com membranas no tratamento de efluentes e remoção destes contaminantes. Para caracterização das membranas, foi realizado o teste de permeabilidade hidráulica, constatando diferentes linearidades de fluxo entre os dois processos, com a variação de pressão de trabalho. O desempenho dos processos foi verificado pela variação de parâmetros de meio reacional, variando a concentração dos piretróides em solução, analisando os princípios ativos isolados e também em mistura de ambos piretróides. Primeiramente se estudou a remoção da deltametrina e da beta-ciflutrina isoladamente em solução, nas concentrações de 5, 25, 50 e 100 mg L-1, sob a pressão de 5 bar. Posteriormente, avaliou-se o desempenho das membranas na remoção dos piretróides em mistura nas soluções sintéticas, com ambos os princípios ativos na concentração de 50 mg L-1, na pressão de 5 bar. Foi estudada a remoção da deltametrina e da beta-ciflutrina nos dois processos: osmose inversa e nanofiltração. Os resultados foram tratados estatisticamente por análise de variância (ANOVA) e pela análise por comparação de amostras independentes a fim de verificar a significância dos valores obtidos e a influência da variação dos parâmetros analisados. Para a faixa de concentração estudada (5, 25, 50 e 100 mg L-1) os valores encontrados de concentração de permeado foram todos consideravelmente baixos. O maior valor encontrado foi de 0,026 mg L-1 no ensaio de nanofiltração com concentração inicial de 5 mg L-1 de beta-ciflutrina em água. Os resultados apresentaram excelentes rejeições em todos os testes, seja com princípio ativo isolado ou em mistura, com rejeições maiores que 99,5% para ambos os piretróides nas concentrações testadas, sob a pressão de 5 bar. O processo de nanofiltração apresentou maiores e melhores fluxos de permeado do que a osmose inversa. Contudo, no que diz respeito à eficácia da separação, ambos processos indicaram ótimo desempenho na remoção dos piretróides, viabilizando assim, a escolha destes métodos para tratamento de efluentes contaminados com este pesticida / Treatment of industrial effluents has been the subject of numerous studies aimed at finding solutions that minimize environmental impacts and promote the recovery and / or reuse of the natural benefit which is the water. With this in mind, this study aims to evaluate the feasibility of recovery of industrial effluents contaminated with pyrethroid pesticide - in particular: the beta-cyfluthrin and deltamethrin. The justification for choosing this type of component is based on the high demand for food for the world population and consequent increase in the use of pesticides to ensure efficiency and high volume food production. The aim of this work was to study the removal of deltamethrin and beta-cyfluthrin from synthetic effluents through process of reverse osmosis and nanofiltration, with the use of polyamide membranes. This study is justified by attendance to environmental standards for pyrethroids concentration in the environment and it reaffirms the use of membranes system in wastewater treatment and in the removal of contaminants. For membranes characterization an hydraulic permeability test was performed, noting different flow linearities between the two processes, under variation of pressure. The process performance was verified by variation of parameters of reaction environment, by varying the concentration of pyrethroids in solution, examining the active ingredients alone and in mixture of both pyrethroids. First of all, we have studied the removal of deltamethrin and beta-cyfluthrin alone in solution, on concentrations of 5, 25, 50 and 100 mg L-1, under the pressure of 5 bar. Subsequently, we assessed the performance of the membranes in the removal of pyrethroid in mixture in the synthetic solutions, with both active ingredients at a concentration of 50 mg L-1, at a pressure of 5 bar. We studied the removal of deltamethrin and beta-cyfluthrin in two processes: reverse osmosis and nanofiltration. The results were statistically analyzed by analysis of variance (ANOVA) and analysis by comparison of independent samples in order to verify the significance of the values obtained and the influence of variation of parameters. For the concentration range studied (5, 25, 50 and 100 mg L-1) the values found in the permeate concentration were all pretty low. The highest value obtained was 0.026 mg L-1 in nanofiltration test with initial concentration of 5 mg L-1 of beta-cyfluthrin in water. The results showed excellent rejections in all tests, either with isolated active ingredient or in coexistence of them, attesting rejections greater than 99,5% for both pyrethroids, under the pressure of 5 bar. The nanofiltration process had higher and better permeate fluxes than the reverse osmosis. However, regarding the effectiveness of separation, both processes showed excellent performance in the removal of pyrethroids, thus enabling the choice of these methods for treatment of wastewater which are contaminated with this kind of pesticide

Orientador: Valéria Maia Merzel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-28T00:18:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Belgini_DaianeRodriguesBarbosa_M.pdf: 4350336 bytes, checksum: 998807ac1631e5c151a33202b7d5f9a0 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Com o intuito de otimizar o consumo de água do meio ambiente, o reuso de efluentes têm sido cada vez mais empregado. Dentre as diferentes tecnologias utilizadas no tratamento de efluentes para reuso, os sistemas de osmose inversa se destacam por oferecer vantagens como: economia, alta produtividade e alta eficiência na remoção de sais. Entretanto, estes sistemas estão constantemente sujeitos à contaminação por micro-organismos, o que leva à perda da eficiência e aumento nos custos operacionais e de manutenção. Neste contexto, este trabalho tem por objetivo a caracterização da diversidade bacteriana de um sistema de membranas de osmose inversa que trata efluente de uma refinaria de petróleo, a fim de determinar quais são os micro-organismos relacionados com a formação de biofilme. A diversidade planctônica do sistema, i.e., água de alimentação, foi analisada através de plaqueamento e cultivo e de bibliotecas de genes RNA ribossomal 16S. A diversidade bacteriana associada às membranas foi analisada através de fingerprinting genético (DGGE ¿ Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) e construção de bibliotecas de genes ribossomais 16S. A partir das amostras de água de alimentação, foram obtidos 37 isolados bacterianos e 211 clones. A análise das membranas foi realizada através do sequenciamento e identificação de 13 bandas excisadas a partir do fingerprinting genético, assim como pela construção de duas bibliotecas gênicas, com 73 e 57 clones cada uma. Dentre os gêneros encontrados nas diferentes amostras, os mais representativos e com potencial para formação inicial de biofilmes foram: Acidovorax, Bosea, Methylibium, Novosphingobium, Rhizobium, Shinella, Sphingomonas, Sphingobium, Devosia, Microbacterium e Sphingopyxis. De acordo com a literatura, alguns destes gêneros são constantemente encontrados em sistemas aquáticos e são importantes na formação inicial de biofilmes em sistemas de osmose inversa. O conhecimento da diversidade de micro-organismos presentes nestes sistemas fornece subsídios para entender a dinâmica e os mecanismos de formação de biofilmes na superfície de membranas, permitindo o o desenvolvimento de estratégias de controle e remoção mais específicas / Abstract: In order to reduce the environmental water consumption, reuse of wastewater has been increasingly employed. Among the different technologies used in the treatment of wastewater for reuse, reverse osmosis system stands out because of its advantages such as economy, high productivity and high efficiency in the removal of salts. However, these systems are constantly subjected to contamination by microorganisms, which causes loss of efficiency and increase in operating and maintenance costs. In this context, this study aims to characterize the bacterial diversity of a reverse osmosis membrane system treating effluent of an oil refinery in order to determine which are the microorganisms related to biofilm formation. The planktonic diversity of the system, i.e. feed water, was analyzed by cultivation techniques and 16S ribosomal gene clone libraries. Bacterial diversity associated with membranes was analyzed through genetic fingerprinting (DGGE - Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) and the construction of 16S ribosomal gene libraries. Approximately 37 isolates and 211 clones were obtained from the feed water samples. Analysis of the membranes was performed by sequencing and identification of 13 excised bands from DGGE gel, as well as the construction of two 16S rRNA gene libraries. Among the genera found in the samples, the most representative and with potential to initial biofilm formation were Acidovorax, Bosea, Methylibium, Novosphingobium, Rhizobium, Shinella, Sphingomonas, Sphingobium, Devosia, Microbacterium and Sphingopyxis. According to the literature, some of these genera are constantly found in aquatic systems and are important in the initial formation of biofilms in reverse osmosis systems. Knowledge of the diversity of microorganisms in these systems provides subsidies to understand the dynamics and mechanisms of biofilm formation on the surface of membranes, allowing further development of control and more specific removal strategies / Mestrado / Genetica de Microorganismos / Mestra em Genética e Biologia Molecular

O objetivo deste estudo foi analisar o desempenho de um sistema de captação e tratamento de água do rio Sarapuí, por meio de uma estação de tratamento composta por um sistema de pré-tratamento convencional, ligado a um sistema de separação por membranas de osmose inversa, no Município de Belford Roxo RJ, instalado para fornecer água de processo a instalações industriais. Foi verificado que a água captada encontra-se em condição bastante degradada e que a unidade de tratamento removeu, em média, 97% do teor dos poluentes presentes na água, enquadrando-a nos parâmetros requeridos pelo processo industrial. Foi possível comprovar que o processo de separação por osmose inversa pode ser utilizado em escala industrial, proporcionando ganhos econômicos consideráveis, além de evitar o consumo de água potável para fins de processos industriais e, ainda, contribuir para a retirada de carga orgânica de uma fonte degradada / The objective of this study was to analyze the performance of a system to capture and treat water from Sarapuí river through a treatment system consisting of a conventional pré-treatment stage, linked to a reverse osmosis separation system membranes, in the city of Belford Roxo - RJ, installed to provide process water for industrial plants. It was found that the water is captured in highly degraded condition and the treatment plant removed an average of 97% of the pollutants in the water, fitting the parameters required by the industrial process. It could be demonstrated that the separation process by reverse osmosis can be used on an industrial scale, providing significant economic gains, and avoid the consumption of potable water for industrial processes and also contribute to the removal of organic pollutants from a degraded source

O objetivo deste estudo foi analisar o desempenho de um sistema de captação e tratamento de água do rio Sarapuí, por meio de uma estação de tratamento composta por um sistema de pré-tratamento convencional, ligado a um sistema de separação por membranas de osmose inversa, no Município de Belford Roxo RJ, instalado para fornecer água de processo a instalações industriais. Foi verificado que a água captada encontra-se em condição bastante degradada e que a unidade de tratamento removeu, em média, 97% do teor dos poluentes presentes na água, enquadrando-a nos parâmetros requeridos pelo processo industrial. Foi possível comprovar que o processo de separação por osmose inversa pode ser utilizado em escala industrial, proporcionando ganhos econômicos consideráveis, além de evitar o consumo de água potável para fins de processos industriais e, ainda, contribuir para a retirada de carga orgânica de uma fonte degradada / The objective of this study was to analyze the performance of a system to capture and treat water from Sarapuí river through a treatment system consisting of a conventional pré-treatment stage, linked to a reverse osmosis separation system membranes, in the city of Belford Roxo - RJ, installed to provide process water for industrial plants. It was found that the water is captured in highly degraded condition and the treatment plant removed an average of 97% of the pollutants in the water, fitting the parameters required by the industrial process. It could be demonstrated that the separation process by reverse osmosis can be used on an industrial scale, providing significant economic gains, and avoid the consumption of potable water for industrial processes and also contribute to the removal of organic pollutants from a degraded source