Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2017-11-28T12:05:19Z No. of bitstreams: 1 PDF - Eyre Katrinne Ferreira de Carvalho.pdf: 22782941 bytes, checksum: 3886a23253f969a2a12fe28e1dd5811b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-28T12:05:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Eyre Katrinne Ferreira de Carvalho.pdf: 22782941 bytes, checksum: 3886a23253f969a2a12fe28e1dd5811b (MD5) Previous issue date: 2015-09-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This research aimed to evaluate the removal of microcystin-LR and saxitoxin of eutrophic water produced in the laboratory for solar pyramid type still, in order to obtain a drinking water that meets all the potability standards specified in the ordinance 2914 / 11 of the Health Ministry. The methodology for analysis of physical and chemical parameters obeyed preconization the APHA 2012. The analyzes for evaluating the removal cianotoxins were performed by liquid chromatography coupled mass spectrometry (LC/MS) by method has been validated. Experiments were performed with two identical solar stills , the material used for the tray of distillers was stainless steel, simple glass cover and pyramidal geometry, subject to the same climatic conditions and fed two types of study of water (AE), prepared with lysate cultivation of Microcystis aeruginosa and Cylindrospermopsis raciborskii, cyanobacteria were cultivated in the laboratory under controlled conditions and constant monitoring. The solar distillation system had maximum yield of 2,4 L / m².day , less than some similar distillers in the literature, the system can be optimized and this income can be increased from a better insulation system. The results showed for removing turbidity higher than 95% true color was reduced from 20 to 5 uH uH on average, after the distillation process, as expected, there was a decrease in pH and hardness in relation to study water, ammonia showed a slight increase in concentration, but still remained within the maximum amount allowed by law. The results showed initial concentrations in the study of water 11,4 μg.L^-1 and 2 μg.L^-1 for microcystin - LR and saxitoxin respectively, in distilled water was not detected by the method used cyanotoxins . To prove that there has been removing samples were then injected into the mass spectrometer and the results it could be concluded that the cyanotoxins were concentrated in the remaining water from the tray allowing the final result clean water, free of cyanotoxins . / Esta pesquisa teve como objetivo principal avaliar a remoção de microcistina-LR e saxitoxina de água eutrofizada produzida em laboratório, por destilador solar do tipo pirâmide, com vistas a se obter uma água potável que atenda a todos os padrões de potabilidade previstos na portaria 2914/11 do Ministério da Saúde. A metodologia para análises dos parâmetros físico-químicos obedeceu à preconização do APHA 2012. As análises para avaliação da remoção de cianotoxinas foram realizadas por cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas (LC/MS) por método já validado. Foram realizados experimentos com dois destiladores solares idênticos, o material utilizado para a bandeja dos destiladores foi inox, a cobertura de vidro simples e geometria piramidal, foram submetidos às mesmas condições climáticas e alimentados com dois tipos de água de estudo (AE), preparadas com cultivo lisado de Microcystis aeruginosa e Cylindrospermopsis raciborskii, as cianobactérias foram cultivados em laboratório sob condições controladas e monitoramento constante. O sistema de destilação solar apresentou rendimento máximo de 2,4 L/m².dia, valor inferior a alguns destiladores similares encontrados na literatura, o sistema pode ser otimizado e esse rendimento pode ser aumentado a partir de um melhor isolamento do sistema. Os resultados mostraram para turbidez remoção acima de 95%, cor verdadeira foi reduzida de 20 uH para 5 uH em média, após o processo de destilação, como era esperado, houve diminuição do pH e da dureza em relação a água de estudo, a amônia apresentou um ligeiro aumento na concentração, mas ainda assim permaneceu dentro do valor máximo permitido pela legislação. Os resultados mostraram concentrações médias iniciais na água de estudo de 11,4 μg.L^-1 e 2 μg.L^-1 para microcistina LR e saxitoxina, respectivamente, na água destilada não foi detectado cianotoxinas pelo método utilizado. Para provar que houve remoção as amostras foram então injetadas em espectrômetro de massas e com os resultados pôde-se concluir que as cianotoxinas ficaram concentradas na água remanescente da bandeja possibilitando como resultado final água tratada, livre de cianotoxinas.

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2018-10-23T13:26:36Z No. of bitstreams: 1 PDF - Daniely de Lucena Silva.pdf: 19787731 bytes, checksum: 4876e7607977a002cf59f1f8d2f5d9a8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-23T13:26:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Daniely de Lucena Silva.pdf: 19787731 bytes, checksum: 4876e7607977a002cf59f1f8d2f5d9a8 (MD5) Previous issue date: 2018-08-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The Flock & Lock technique was indicated as one of the best alternatives for the recovery of eutrophicated lakes and reservoirs. This is a series of applications of flocculants (Flock) and clays (Lock) to flocculate / sediment and inactive, respectively, the phosphorus of the water column. The present study evaluated the efficiency of aluminum sulphate (SUL), alkali polychloride (PAC) and chitosan (QUI) flocculants, isolated and combined with natutal (BEN) and lanthanum modified bentonite (BML) eutrophic dust from the Brazilian semiarid, as well as the beneficial effects on cyanobacteria density and the intra and extracellular forms of cyanotoxins. Bench scale tests using water samples from the Argemiro Figueiredo reservoir, located in the municipality of Itatuba, Paraíba, Brazil. These tests were conducted in glass beakers containing 200 mL of water from the reservoir, samples being collected at the top and bottom of the beakers. Cyanobacteria density was determined by inverted microscope and the intra and extracellular concentrations of the cyanotoxins microcystin, saxitoxin and cylindrospermopsin by the Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assay (ELISA) method. Analysis of one-way variance (ANOVA one-way) was performed to verify significant differences between treatments. It was observed that the SUL and PAC flocculants efficiently reduced the PT, PSR, turbidity, chlorophyll-a, cyanobacteria density and intracellular microcystin efficiency, whereas the chitosan showed low removal power of the evaluated parameters. The BML showed to be more efficient than the BEN, however, the application of these clays combined with the flocculants was not strictly necessary in the success of the Flock & Lock technique, since the SUL and PAC alone proved to be sufficient in the significant removal of the parameters studied. The efficiency of flocculants in the removal of cyanobacteria cells varied between species. Small-sized species such as A. delicatissima, M. glauca and M. tenuissima were effectively removed regardless of treatment, including those with QUI and BEN, while filamentous cyanobacteria C. raciborskii, G. amphibium, P. agardhii and P. Catenata were removed only with the application of PAC, SUL and BML isolated and combined. The intracellular concentrations of saxitoxin and cylindrospermopsin and the extracellular fraction of these cyanotoxins and microcystin were not influenced by the application of flocculants and clays. These results show that cyanotoxin types differ in the response to these compounds and that the successful application of the Flock & Lock technique in the recovery of eutrophic lakes and reservoirs can be compromised in bodies of water with high concentration of dissolved toxins. / A técnica Flock & Lock tem sido indicada como uma das melhores alternativas na recuperação de lagos e reservatórios eutrofizados. Essa técnica consiste na aplicação de floculantes (Flock) e argilas (Lock) para flocular/sedimentar e inativar, respectivamente, o fósforo da coluna d‟água. O objetivo do presente estudo foi avaliar a eficiência dos floculantes sulfato de alumínio (SUL), policloreto de alimínio (PAC) e quitosana (QUI), isolados e combinados com argilas betonita natutal (BEN) e bentonita modificada com lantânio (BML), na remoção do P em águas eutrofizadas do semiárido brasileiro, bem como verificar os efeitos desses compostos sobre a densidade das cianobactérias e as concentrações intra e extracelular das cianotoxinas. Ensaios em escala de bancada foram realizados utilizando amostras da água do reservatório Argemiro Figueiredo, localizado no município de Itatuba, Paraíba, Brasil. Esses ensaios foram conduzidos em provetas de vidro contendo 200 mL da água do reservatório, sendo coletadas amostras no topo e fundo das provetas. A densidade das cianobactérias foi determinada em microscópio invertido e as concentrações de intra e extracelular das cianotoxinas microcistina, saxitoxina e cilindrospermopsina pelo método Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assay (ELISA). A análise de variância um fator (ANOVA um fator) foi realizada para verificar as diferenças significativas entre os tratamentos. Foi observado que os floculantes SUL e PAC reduziram eficientemente da coluna d‟água o PT, PSR, turbidez, clorofila-a, densidade das cianobactérias e microcistina intracelular, enquanto a quitosana mostrou baixo poder de remoção dos parâmetros avaliados. A BML mostrou ter maior eficiência que a BEN, no entanto, a aplicação dessas argilas combinadas com os floculantes mostrou não ser estritamente necessária no sucesso da técnica Flock & Lock, uma vez que o SUL e PAC sozinhos mostraram ser suficientes na remoção significativa dos parâmetros estudados. A eficiência dos floculantes na remoção das células das cianobactérias variou entre as espécies. As espécies de pequeno tamanho como A. delicatissima, M. glauca e M. tenuissima foram eficazmente removidas independente do tratamento, incluindo aqueles com a QUI e a BEN, enquanto as cianobactérias filamentosas C. raciborskii, G. amphibium, P. agardhii e P. catenata foram removidas apenas com a aplicação do PAC, SUL e BML isolados e combinados. As concentrações intracelulares da saxitoxina e cilindrospermopsina e a fração extracelular dessas cianotoxinas e da microcistina não foram influenciadas pela aplicação dos floculantes e argilas. Esses resultados mostram que os tipos de cianotoxinas diferem na resposta a esses compostos e que o sucesso da aplicação da técnica Flock & Lock na recuperação de lagos e reservatórios eutrofizados pode ser comprometida em corpos d‟água com alta concentração de toxinas dissolvidas.

Neste projeto de pesquisa avaliou-se a etapa de filtração no processo de tratamento de água para abastecimento público. Para isto, foi utilizado um sistema de filtração piloto composto por quatro filtros rápidos por gravidade de camada profunda. Os filtros piloto foram alimentados com água decantada da Estação de Tratamento de Água Rio Grande, e operados com taxa de filtração de 500 m3/m2/dia. A concepção dos filtros variou em termos de material filtrante (areia e antracito), diâmetro dos grãos e altura do leito. Os filtros foram avaliados em termos de turbidez, contagem de partículas, evolução de perda de carga e velocidade ascensional de água de lavagem. Na Etapa 1, operando-se filtros de areia e antracito com diferentes diâmetros, o filtro de antracito com 1,3 mm de diâmetro e 120 cm de altura apresentou melhor comportamento no tocante aos parâmetros avaliados. Na etapa 2, comparando-se filtros de areia e de antracito com mesmo diâmetro (1,3 mm) e altura de leito (120 cm), mais uma vez o filtro de antracito foi superior. Acredita-se que os índices físicos justifiquem esse comportamento. Na Etapa 3, conclui-se que o aumento de altura de leito dos filtros de areia (1,3 mm) e antracito (1,3 mm) de 120 cm para 160 cm foi benéfico para ambos os materiais filtrantes em termos de qualidade do efluente, mas muito mais significativo para o antracito, e não se observou alteração de comportamento no tocante à evolução de perda de carga. Com o ensaio de fluidificação e expansão do leito filtrante, conclui-se que, considerando-se o mesmo tempo de duração da lavagem e a mesma expansão do leito, o filtro de antracito possibilitou a utilização de menor velocidade ascensional de água de lavagem, que representa grande economia com relação aos custos do sistema de lavagem. Assim, em todos os aspectos estudados, o uso de antracito (1,3 mm) como material filtrante para filtros rápidos por gravidade de camada profunda se mostrou mais vantajoso. / This project researched the filtration stage in the water treatment process for public use. The research used a pilot filtration system based on four rapid gravity depth bed filters, with a filtration rate of 500m3/m2/dia. The water used in the experiment came from sedimentation tank of the Rio Grande water treatment facility. During the experimental phase the filters were loaded with different depth, used different filter media (sand and anthracite) and used grain with different effective size. The filters were evaluated in terms of turbidity, particle count, head loss and superficial velocity of backwashing water. In the first part of the study, when analyzing the results of filters loaded to a depth of 120 cm using both sand and anthracite with different size, the anthracite filter with effective size of 1.3 mm was the one with the best results. In the second part of the study, when comparing anthracite and sand with same the effective size, the anthracite also presented better results. Finally when increasing the depth of the filter, both sand and anthracite filters showed improved performance in terms of effluent quality, but anthracite filters kept outperforming sand filters. In both case, there were no evidences of changing in the head loss development. When performing fluidization and expansion experiments, considering the same backwashing cycle time and expansion of filter media, the anthracite filter allowed lower superficial velocity which represents relevant economies in the washing system costs. Therefore the use of anthracite (1.3mm) as a filter medium for rapid gravity depth bed filters is recommended.

A floculação é o principal estágio do tratamento da água e apesar dos significativos avanços alcançados nos últimos anos, a compreensão do mecanismo de floculação está longe de ser completa. O objetivo principal do presente trabalho foi investigar a cinética de floculação de suspensões coloidais, através da influência da dosagem de coagulante metálico e da concentração de partículas primárias nas constantes de agregação e ruptura, utilizando o modelo de Argaman e Kaufman para a cinética de floculação de um reator em batelada. A água bruta sintética foi feita com a adição de caolinita, de tal forma a obter os valores de turbidez prédeterminados de 15 UNT, 50 UNT e 100 UNT, representando águas de baixa, média e alta turbidez, respectivamente, e o coagulante utilizado foi o sulfato de alumínio. Os resultados experimentais foram obtidos em ensaios de \"jar test\" utilizando 6 dosagens de coagulantes, 6 gradientes de velocidade, 3 velocidades de sedimentação e 12 tempos de floculação para cada uma das três águas analisadas. Pode-se observar que, para água de baixa e média turbidez, com o aumento da dosagem de coagulante houve um gradativo aumento da constante de agregação, no entanto, para água de alta turbidez, para valores de dosagem de coagulante acima de 40mg.L-1, passa a ocorrer uma redução na constante de agregação, e também houve um aumento da constante de ruptura para as três águas brutas utilizadas na investigação experimental. Para todas as dosagens de coagulante empregadas, com o aumento da turbidez da água bruta, houve uma diminuição significativa da constante de ruptura ocorrida na água bruta de baixa turbidez para a água bruta de média turbidez. Embora também tenha sido observada uma variação na constante de agregação, esta foi muito pequena quando comparada numericamente com as variações na constante de ruptura. Com o aumento da turbidez da água bruta de 50 UNT para 100 UNT, a variação da constante de ruptura ocorreu apenas de forma marginal, o que significa dizer que, embora esta seja função da turbidez da água bruta, a sua relação não deve ser simplesmente linear, conforme sugerido por Argaman e Kaufman. / Flocculation is the main stage of water treatment and in spite of significant advances in recent years, understanding of the flocculation mechanism is far from complete. The main objective of current work was to investigate the kinetics of flocculation of colloidal suspensions, throughout the influence in metallic coagulant dosage and the concentration of primary particles in aggregation and rupture constants, using the Argaman and Kaufman model for kinetics of flocculation in a batch reactor. Synthetic raw water was made with the addition of kaolin, in order to obtain predetermined turbidity values of 15 NTU, 50 NTU and 100 NTU, representing waters of low, medium and high turbidity, respectively, and the coagulant applied was aluminum sulfate. Experimental results were obtained in \"jar test\" experiments using 6 coagulant dosages, 6 velocity gradients, 3 sedimentation velocity and 12 flocculation times for each water analyzed. It can be observed that, for waters of low and medium turbidity, with the coagulant dosage increase, takes place a gradual increase in aggregation constant, however, on waters of high turbidity, with coagulant dosages above 40mg.L-1, A reduction in aggregation constant occurs, and also there was seen an increase in rupture constant for the three raw waters used in the experimental investigation. For all employed coagulant dosages, with the increase in raw water turbidity, there were a significant decrease in rupture constant occurred in raw water of low turbidity to medium turbidity raw water. Although a variation in the aggregation constant was also observed, this was very small when numerically compared with the variation in rupture constant. With the increase in raw water turbidity from 50 NTU to 100 NTU, rupture constant variation occurred only in a marginal manner, meaning to say, while this is in function of raw water turbidity, its relation might not be simply linear, as suggested by Argaman and Kaufman.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a potencialidade de aplicação da Flotação por Ar Dissolvido (FAD) na redução da turbidez da água do Rio Gualaxo do Norte, o qual foi poluído por, pelo menos, 40 bilhões de litros de rejeito do processamento de minério de ferro após a ruptura da barragem de rejeitos da Samarco, em novembro de 2015. Com isto, o estudo visa determinar as condições ótimas de coagulação (dosagem e pH), floculação (gradiente médio de velocidade e tempo de floculação) e taxa de reciclo (percentual de mistura água-ar dissolvido), visando obter parâmetros satisfatórios de qualidade em termos de turbidez residual e eficiência de remoção turbidez para amostras compostas por variados valores de turbidez (419 NTU, 785 NTU 1412 NTU e 3517 NTU), a fim de se simular a resposta da FAD frente a eventuais variações na concentração de sólidos na água de estudo. Dentro do universo deste estudo, foi possível demonstrar que a elevada turbidez, a baixa hidrofobicidade e a elevada densidade das partículas minerais suspensas levou à redução da capacidade de flotação das microbolhas, resultando em uma fração de material sedimentado (em média 25%). Todavia, foi constatado que, em geral, o coagulante cloreto férrico foi eficiente na remoção de sólidos via FAD, promovendo, com 18% de taxa de reciclo, turbidez residual de 49 NTU para a amostra mais turva (de turbidez inicial 3517 NTU). O coagulante natural Tanfloc SL apresentou desempenho promissor, pois foi possível a clarificação das amostras altamente turvas (com até 1412 NTU) com a aplicação de uma diminuta dosagem (2,0 mg/L) e baixa taxa de reciclo (6%), resultando em turbidez residual próxima a 59 NTU. Além disto, o coagulante Tanfloc SL permitiu maior flotabilidade dos flocos, enquanto o coagulante cloreto férrico levou a maiores percentuais de sedimentação destes. Após o tratamento com o coagulante cloreto férrico, a concentração de ferro dissolvido na água foi elevada, inclusive a valores superiores ao limite estabelecido pela legislação. Em contrapartida, o coagulante Tanfloc SL manteve baixa concentração de metais dissolvidos na água, o que reforça a vantajosa aplicação de um coagulante natural e biodegradável. / This research project aimed to evaluate the viability of the application of the Dissolved Air Flotation (FAD) technique in the reduction of the River Gualaxo do Norte water turbidity, polluted by at least 40 billion liters of iron ore tailings after the rupture of the Samarco tailings dam, in November of 2015. Therefore, this study\'s purpose is to determine the optimum coagulation conditions (dose and pH), flocculation (mean velocity gradient and flocculation time) and recycle rate (water-dissolved air mixture percentage) in order to obtain satisfactory quality parameters in terms of residual turbidity and removal efficiency for samples presenting varying turbidity values (1412 NTU 419 NTU 785 NTU and 3517 NTU) aiming to simulate the DAF reponse to any variations in solids concentration. Within the universe of this study, it was possible to demonstrate that the high turbidity, and especially the high density of the suspended mineral particles, led to the reduction of the flotation capacity of the microbubbles, resulting in a sediment fraction (25% - mean value). However, it was found that, in general, the coagulant ferric chloride was effective in removal of solids via FAD, promoting with 18% recycle rate, residual turbidity of 49 NTU for the most turbid water sample (initial turbidity 3517 NTU). The natural coagulant Tanfloc SL presented a favorable performance, as it was possible to clarify highly turbid samples (up to 1412 NTU) using a low dosage (2.0 mg / L) and low recycle rate (6%), resulting in in residual turbidity close to 59 NTU. In addition, the coagulant Tanfloc SL allowed greater flotation of the flocs, while the coagulant ferric chloride led to higher sedimentation percentages. With the use of ferric chloride as coagulant the iron concentration dissolved in the water was elevated, even to values higher than the limit established by the legislation. In contrast, the coagulant Tanfloc SL maintained a low concentration of dissolved metals in the water, which reinforces the advantageous application of a natural and biodegradable organic coagulant.

A escassez de água nos grandes centros urbanos deve se agravar nos próximos anos. Novas fontes de água são necessárias para suprir a demanda. Nas cidades não há disponibilidade de terrenos para construção de estações de tratamento de águas e esgotos convencionais. Por isso, são necessários novos processos de tratamento. Processos de separação por membranas como osmose reversa e eletrodiálise são usados na dessalinização de águas e efluentes. Para a realização do estudo foi montada unidade de eletrodiálise em escala de laboratório. Na montagem selecionaram-se equipamentos que fossem resistentes à salinidade das soluções. As bombas magnéticas deveriam, ainda, superar a perda de cargas causada pelas membranas. As membranas foram adquiridas no exterior; os equipamentos, no mercado local. Os experimentos foram realizados em duas etapas: exploratória e comparativa. Eles seguiram os planejamentos de fatorial e do tipo Doehlert, respectivamente. Estudou-se a dessalinização de soluções aquosas unitárias (NaCl, Na2SO4, MgCl2 e KCl), com salinidade similar à água marinha (3,5%). Obtiveram-se como respostas os fluxos de sal, de água e consumo de energia em função dos fatores envolvidos no processo. Análises estatísticas propiciaram relacionar os fatores estudados com os resultados empíricos. Os fluxos salinos são proporcionais às densidade de corrente aplicadas e não apresentaram diferenças significativas entre si. Observou-se que o fluxo de água é relevante pelo mecanismo de solvatação de íons removidos e pela osmose. O consumo de energia é proporcional à densidade de corrente e maior para os sais bivalentes. / Water shortage in urban centers is expected to get worse in the next years. New water sources are necessary to meet demand. At urban area there are no available lands to build conventional water and sewage treatment plants. Therefore, new treatment processes are needed. Membrane processes like reverse osmosis and electrodialysis are used in water and wastewater desalination. A lab-scale electrodialysis unit was assembled for the study, based on a stack of electrodialysis membranes and support components that are capable of resisting solution salinity. The membrane stack was imported; the other equipment, obtained locally. The experiments were divided in two phases: exploratory and comparative. The experiments followed factorial and Doehlert designs, respectively. The desalination of aqueous solutions containing different inorganic salts (NaCl, Na2SO4, MgCl2 e KCl) in seawater salinity (3.5% mass) was studied. The responses were the salt and water fluxes and energy consumption in function of the processes variables selected. By means of a statistical analysis, it was possible to obtain the correlations for the studied factors based on the experimental results. The salt fluxes are proportional to the applied current density and they are not significantly different for the salts included in the study. It was observed that the water fluxes are relevant due to solvation of removed ions and osmosis. The energy consumption is proportional to current density and is larger for bivalent salts.

A presente pesquisa teve como objetivo a construção de microssensores amperométricos e potenciométricos para mensuração de oxigênio dissolvido (OD), gás sulfídrico (\'H IND.2\'S\'), íons amônio (\'NH IND.4\'POT.+\'), nitrato (\'NO IND.3\'POT.-\'), nitrito (\'NO IND.2\'POT.-\') e hidrogeniônicos (\'H POT.+\') em biofilmes aplicados a nitrificação de água residuária. Os biofilmes analisados por meio do uso dos microssensores construídos foram desenvolvidos sobre superfícies suportes de reatores de bancada do tipo célula de fluxo, as quais foram operadas sob diferentes condições operacionais em cinco experimentos distintos. Substrato sintético com concentrações de nitrogênio total Kjeldahl (NTK) de 40 ± 10 mg/L e demanda química de oxigênio (DQO) de 95 ± 5 mg/L foi utilizado para alimentação das células de fluxo no decorrer de todos os experimentos. Lodo aeróbio proveniente de reator de lodos ativados da Estação de Tratamento de Esgoto das Flores localizada em Rio Claro-SP foi usado como inóculo das células de fluxo. Análises físico-químicas de pH, alcalinidade, DQO, NTK, \'NO IND.3\'POT.-\', \'NO IND.2\'POT.-\' do afluente e do efluente das células de fluxo operadas foram realizadas para o monitoramento das condições de operação das mesmas. Concomitantemente às últimas, a obtenção de perfis de concentrações de oxigênio dissolvido, pH, íons nitrato e amônio foi realizada nos biofilmes formados sobre as superfícies inertes nas células. Os microssensores de OD se mostraram eficientes na mensuração de oxigênio dissolvido no interior de filmes biológicos que continham zonas aeróbias, anóxicas e anaeróbias. Os microeletrodos de pH e de íons amônio permitiram a verificação das variações de pH e das concentrações de \'NH IND.4\'POT.+\' (sentido meio líquido-biofilme) que se deram nas células de fluxo operadas. Os microssensores de íons nitrato construídos não apresentaram seletividade aos seus analitos (\'NO IND.3\'POT.-\') e foi constatado que os mesmos detectavam concentrações de íons nitrato e nitrito no meio, portanto esses passaram a ser denominados de microssensores para detecção de íons \'NO IND.X\'POT.-\'. A construção dos microeletrodos destinados a mensuração de íons nitrito não foi passível de realização visto que a membrana íon seletiva que seria aplicada nos mesmos não se encontrou disponível no mercado. Os microeletrodos de \'H IND.2\'S\' foram calibrados e, mediante as suas curvas de calibração verificou-se que os mesmos foram eficientes na medição da concentração do gás dissolvido em água, entretanto esses microssensores não foram empregados em biofilmes. / The goal of the current research was the construction of amperometric and potentiometric microsensors to measure dissolved oxygen (DO), hydrogen sulfide (\'H IND.2\'S\'), nitrite, nitrate, ammonium and pH in biofilms applied at wastewater treatment. The biofilms that were analyzed with the constructed microsensors were grown at the surface of flat-plate reactors, which were operated in five distinct experiments under different operational conditions. The growth media that had total Kjeldahl nitrogen (TNK) of 40 ± 10 mg/L and carbon oxygen demand (COD) of 90 ± 5 mg/L was used as feed of the flatplate reactors during the experiments. The reactors were inoculated with sludge originating from activated sludge reactor located in Rio Claro (SP). Alkalinity, pH, COD, \'NO IND.3\'POT.-\', \'NO IND.2\'POT.-\' analyses of the affluent and effluent of the reactors were carried out for the accompaniment of the operational conditions of the flat-plate reactors. Concomitantly to the last ones, microprofiles of DO, pH, nitrate and ammonium were obtained in the biofilms. The DO microsensors constructed showed a good performance when they were applied to measure oxygen concentrations in the microenvironments in biofilms. Ammonium and pH microelectrodes allowed the verification of the variations of pH and ammonium concentrations in the direction from the bulk liquid to the biofilm that occurred at the flatplate reactors. The nitrate microsensor has not presented selectivity for its primary ions (\'NO IND.3\'POT.-\') and it was evidenced that the same one detected the concentration of nitrate and nitrite (\'NO IND.X\'POT.-\'). The nitrite microsensor could not be constructed since the membrane that would be used was not available in the market. The \'H IND.2\'S\' microelectrodes had shown efficiency in measuring aqueous solutions with different concentrations of dissolved \'H IND.2\'S\'; however these devices were not applied in biofilms.

As cianotoxinas, potencialmente prejudiciais à saúde dos homens e animais, são toxinas produzidas pelas cianobactérias e que podem estar presentes em reservatórios utilizados para captação de água para abastecimento, sobretudo em função do agravamento das condições sanitárias das bacias hidrográficas. Diante disso, torna-se fundamental que a água esteja adequada ao consumo humano em sua distribuição. Uma das formas de tratamento para remoção das cianotoxinas que vem sendo estudada é por meio do uso de carvão ativado granular (CAG), cuja eficiência depende de suas características intrínsecas e das condições operacionais. Outra possibilidade para remoção de tais toxinas se dá por meio da utilização de microrganismos capazes de promover sua biodegradação. A presente pesquisa analisou o potencial de remoção de microcistina por meio de adsorção por três diferentes CAGs comerciais (materiais de origem: casca de coco, mineral e osso) e por meio da degradação biológica por dois gêneros de bactérias. Para isso, foi utilizado um extrato de toxina produzido por meio do cultivo de Microcystis aeruginosa (cepa BB005) em meio WC, ao longo de 30 dias, com fotoperíodo de 12 h. Os carvões foram caracterizados de acordo com a massa específica aparente, umidade, pH, teor de cinzas, número de iodo, índice de azul de metileno e área superficial específica. Em seguida, foram realizados ensaios de adsorção com a microcistina (concentração inicial de 100 µg.L-1) para construção de isotermas com tempo de equilíbrio de 1 h. As análises de toxina foram realizadas pelo método ELISA e os dados foram ajustados aos modelos matemáticos de Langmuir e de Freundlich. Os melhores resultados de adsorção foram obtidos a partir do carvão de origem mineral (99% de remoção), que apresentou valores maiores para número de iodo (710 mgI2.g-1), índice de azul de metileno (169 mL.g-1), área superficial específica (911 m2.g-1) e porcentagem de microporos (70%), com melhor ajuste da isoterma obtido pelo modelo de Freundlich (R2 = 0,88). Os ensaios de biodegradação da microcistina com os gêneros Sphingomonas sp. e Brevundimonas sp foram realizados com a toxina esterilizada e não esterilizada (concentração inicial de 75 µg.L-1). Os resultados demonstraram que tais bactérias não foram capazes de degradar a toxina esterilizada. Entretanto, foi observada degradação nos ensaios em que a toxina não estava esterilizada (porcentagem de remoção de 98%), indicando a presença de algum microrganismo e/ou enzima atuante nesse processo, uma vez que o cultivo da cepa para obtenção do extrato não foi realizado sob condições de assepsia. Recomenda-se, para futuras pesquisas, a identificação do responsável pela biodegradação da microcistina, bem como a aplicação do carvão mineral em maior escala (filtro de leito fixo). Deste modo, será possível avaliar a formação de biofilme no leito de carvão, e comparar o desempenho da adsorção e da biodegradação na remoção do poluente-alvo em escala mais próxima à real. / The cyanotoxins, which are potentially harmful to the health of humans and animals, are toxins produced by cyanobacteria. They can be found in reservoirs used for water supply, especially due to the degradation of sanitary conditions within the watersheds. Therefore, it is essential to assure potable water for human consumption in its distribution. The use of granular activated carbon (GAC) has been studied for advanced water treatment and cyanotoxins\' removal. The efficiency of such technology depends on activated carbon intrinsic characteristics and operating conditions. Removing such toxins through biodegration by microrganisms is another possibility. The present study was perfomed in laboratory conditions and analyzed microcystin removal by adsorption by three commercial GACs (source materials: coconut shell, mineral and bone) and through the biological degradation by two genera of bacteria. An extract of toxin was produced by the cultivation of Microcystis aeruginosa (strain BB005), in medium WC throughout 30 days, with a 12 h photoperiod. The activated carbon samples were characterized regarding the apparent density, moisture, pH, ash content, iodine number, methylene blue index and specific surface area. Thereafter, adsorption experiments were conducted with microcystin (initial concentration of 100 µg.L-1) for estimating isotherms considering an equilibrium time of 1 h. The toxin analyses were performed by the ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) and the data were adjusted to the mathematical models of Langmuir and Freundlich. The best adsorption results were obtained with the mineral carbon (removal percentages of 98%), which also showed the highest values for the iodine number (710 mgI2.g-1), methylene blue index (169 mL.g-1), specific surface area (911 m2.g-1) and percentage of micropores (70%), with best adjustment of the isotherm through the Freundlich model (R2 = 0.88). The biodegradation tests of microcystin with Sphingomonas sp. and Brevundimonas sp. were carried out with the sterile and non-sterile toxin (initial concentration of 75 µg.L-1). The results showed that these bacteria were not able to promote degradation of the toxin when it was sterilized. However, the degradation was observed in those tests in which the toxin was not sterilized (reduction up to 98%), suggesting the presence of a microrganism and/or an enzyme responsible for this process, since the cultivation of the strain for obtaining the extract was not performed under sterile conditions. As for future research, it is recommendedthe identification of the factor responsible for the biodegradation of the microcystin, as well as the study of the use of the activated carbon from mineral source in a larger scale (fixed-bed filter). This would help to reach a scale closer to the real water treatment plants and evaluate the biofilm formation in the carbon bed, allowing the comparison of the performance of both adsorption and biodegradation processes in the removal of the target pollutant.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The use of chlorine and other compounds to treat water for human consumption has attracted the attention of the scientific community, due to reactions with natural organic matter (NOM) that could generate subproducts undesirable from the human health perspective. The trihalomethanes (THMs) are frequently found in water treatment systems, with chloroform (CHCl3), dichlorobromomethane (CHBrCl2), dibromochloromethane (CHBr2Cl) and bromoform (CHBr3) being the most common. Alternative adsorbents for removal of these compounds are sought, that are economically viable, easily disposed of and readily regenerated without losing their properties. The objective of the present work was to assess the performance of batch and fixed bed column systems, using humin in natura and immobilized on sodium silicate, respectively, for adsorption of the principal THMs found in water supply systems, as well as to determine the regeneration capacity of humin following thermal desorption. Kinetically, adsorption of THMs by humin followed a pseudo-second order reaction, with more than 50 % removal in the first 5 minutes for all compounds studied, and equilibrium described by the Freundlich model reached in 240 minutes. The THM adsorption results were significant at p < 0.05 for both batch (74.6 83.2 % removal) and column (99.7 % removal in optimized tests) experiments, and were significantly (p < 0.05) influenced by flow rate and bed height. The potential of humin for removal of the THMs was confirmed in thermal desorption tests, when increases in adsorption capacity (significant at p < 0.05) of 18.88 % (CHBr3), 18.09 % (CHBr2Cl), 24.16 % (CHBrCl2), 20.15 % (CHCl3) and 24.16 % (total trihalomethanes) were observed 17 between the first and fifth uses of the same adsorbent bed. The results demonstrate the potential of humin for removal of THMs. / A utilização de cloro e outros compostos nas Estações de Tratamento de Água para consumo humano têm atraído a atenção da comunidade científica devido as suas reações com a matéria orgânica natural (MON) as quais podem gerar subprodutos indesejáveis na perspectiva da saúde humana. Os trihalometanos são frequentemente encontrados nos sistemas de tratamento de água, sendo os mais comuns o clorofórmio (CHCl3), diclorobromometano (CHBrCl2), dibromoclorometano (CHBr2Cl) e bromofórmio (CHBr3). Adsorventes alternativos são pesquisados para remoção desses compostos, os quais sejam economicamente viáveis, de fácil disposição e que possam ser facilmente regenerados sem perda das suas propriedades. Assim, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a performance da adsorção em batelada e em coluna de leito fixo usando humina in natura e imobilizada em sílica de sódio, respectivamente, na adsorção dos principais trihalometanos (THM) encontrados no sistema de abastecimento de água, bem como avaliar a capacidade de regeneração da mesma após a dessorção térmica. Cineticamente, a adsorção dos THM por humina pode ser descrita pelo modelo de pseudo segunda ordem, com capacidade de remoção de mais de 50% nos primeiros cinco minutos para todos os compostos em estudo. O modelo da isoterma de Freundlich foi o que melhor se ajustou com tempo de equilíbrio de 240 min. Os resultados da adsorção dos THM foram significativos p<0,05 para os ensaios em batelada (74,6-82,2% de remoção) e em coluna (99,7% de remoção para os testes otimizados), sendo influenciado significativamente pelo fluxo e altura do leito adsorvente. Os ensaios de dessorção térmica 15 comprovaram o potencial da humina na remoção dos THM, devido ao aumento significativo p<0,05 de 18,88, 18,09, 24,16, 20,15 e 24,16% para o CHBr3, CHBr2Cl, CHBrCl2, CHCl3 e trihalometanos totais respectivamente, na capacidade de adsorção da humina entre primeiro e o quinto ciclo de reuso do leito. O trabalho demonstra o potencial da humina na remoção de THM.

Orientador: Jose Euclides Stipp Paterniani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-13T08:05:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Francisco_AdrianaRibeiro_M.pdf: 804756 bytes, checksum: a59e8487101882e6f002a7b40c0ea100 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Atualmente, técnicas de reúso de água empregando energias de fontes renováveis e materiais de construção de baixo custo são utilizados em pequenas escalas para atender populações carentes em saneamento básico, a fim de minimizar doenças de veiculação hídrica e a contaminação de compostos químicos nocivos à saúde humana. Os Processos Oxidativos Avançados (POA) trata-se de uma tecnologia desenvolvida para minimizar e até mesmo converter poluentes químicos, como a matéria orgânica, em CO2 e água. A fotocatálise heterogênea é um tipo de POA que emprega o uso da radiação UV (solar ou artificial) sobre a superfície de um semicondutor no tratamento de inúmeros compostos e possibilitando também, a desinfecção microbiológica. No entanto, mesmo a radiação UV artificial apresentando bons resultados na fotocatálise, torna-se uma tecnologia cara que demanda o uso de energia elétrica. Uma alternativa que pode ser viável do ponto de vista técnico, econômico e ecológico é o emprego de garrafas PET para a produção de um reator fotocatalítico utilizando a radiação UV solar como fonte de energia. Este trabalho teve como objetivo verificar a eficiência de um reator de fotocatálise utilizando UV solar em garrafa PET no tratamento de efluente final da estação de tratamento de esgoto da Faculdade de Engenharia Agrícola - FEAGRI (UNICAMP). Além disso, foi empregado o uso de um reator de radiação UV artificial para comparar com o tratamento da fotocatálise UV solar. Os resultados mostraram que ambos os reatores fotocatalíticos são eficientes no pós-tratamento de esgoto, atingindo eficiência média de remoção em 99,99% de Escherichia coli e 42% na redução do teor de matéria orgânica representada pela DQO. Para os outros parâmetros de qualidade de água observados, o tratamento que mais obteve destaque na fotocatálise solar foi a Cor atingindo 93% de remoção. A fotocatálise heterogênea solar em garrafa PET mostrou ser uma alternativa promissora no tratamento de águas residuárias, principalmente por apresentar a vantagem de utilizar radiação UV solar como fonte de energia, e materiais reutilizáveis como a garrafa PET. / Abstract: Currently, techniques for reuse of water using renewable energy sources and building materials at low cost are used in small scale to serve needy populations in sanitation in order to minimize transmission of diseases and water contamination from chemical compounds harmful to human health. The advanced oxidative process (AOP) is a technology developed to minimize and even convert chemical pollutants such as organic matter into CO2 and water. The heterogeneous photocatalysis is a type of AOP that employs the use of UV radiation (solar or artificial source) on the surface of a semiconductor in the treatment of many compounds, allowing also the microbiological disinfection. However, even the artificial UV radiation in face to better results in photocatalysis, is an expensive technology that requires the use of electricity. An alternative that may be feasible from a technical, economic and ecological is the use of PET-bottles to produce a photocatalytic reactor using a solar UV radiation as an energy source. This study aimed to verify the efficiency of a reactor for photocatalysis using solar UV PET-bottle in the treatment of final effluent from wastewater treatment College of Agricultural Engineering - FEAGRI (UNICAMP). Moreover, a reactor using UV radiation from artificial source was developed and included in experiment to compare the treatment using UV solar as natural soruce against to UV photocatalysis source. The results showed that both reactors are efficient in the post-treatment of sewage, reaching in average efficiency of 99.99% removal of Escherichia coli and 42% reduction in organic matter content is represented by the COD. For other water quality parameters observed, the treatment that received more emphasis in solar photocatalysis was reaching 93% of color removal. The heterogeneous photocatalysis in solar PET bottle proved to be a promising alternative for the wastewater treatment, mainly by having the advantage of using UV radiation as a source of solar energy and reusable materials like as PET bottle. / Mestrado / Agua e Solo / Mestre em Engenharia Agrícola