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.

Este trabalho teve por finalidade, em um primeiro estágio, avaliar as características e propriedades estruturais das substâncias húmicas aquáticas, extraídas de um manancial de área tropical, incluindo avaliações e comparações de suas frações húmica e fúlvica, com a utilização de técnicas espectroscópicas como RPE, RMN, IV, Fluorescência e absorbância de luz UV-Visível, além da aplicação de técnicas cromatográficas. A base para o entendimento sobre essas matrizes foi possível, obtendo informações quanto ao grau de humificação e condensação, composição elementar e estrutural. Os resultados obtidos, reforçam a importância, de utilizar-se diversas técnicas independentes, para o estudo de materiais tão complexos e heterogêneos como as substâncias húmicas e demonstram as potencialidades destas (técnicas) no estudo da estrutura e reatividade dessas substâncias e suas interações. Na etapa seguinte, avaliou-se a influência de oxidantes de água, como o cloro e o dióxido de cloro, na formação de subprodutos com potencial carcinogênico, como os trihalometanos (no caso o clorofórmio), os quais são gerados após a oxidação da matéria orgânica aquática, por oxidantes de água, visando o monitoramento da formação desse subproduto sob condições brasileiras. Observou-se um pico de máxima formação, para este trihalometano, após um período de 24 horas de reação, para ambos oxidantes. Este resultado sugere cuidados operacionais em sistemas de abastecimento de água, quando esta for distribuída a população. Após 24 horas de reação a formação do clorofórmio, em amostras com dióxido de cloro, foi em torno de 60 vezes menor, quando comparado às amostras com cloro, para uma concentração dos oxidantes de 20 &#956;g L-1. Mostrou-se que o aumento da formação do clorofórmio, também ocorre para amostras a maiores valores de pH e concentração de matéria orgânica. Quando se variou a concentração dos ácidos fúlvicos nas amostras, a formação do clorofórmio foi de aproximadamente 9 &#956;g L-1, para a amostra com maior concentração da matéria orgânica e na presença de cloro. Para a amostra com dióxido de cloro, essa formação foi de 0,20 &#956;g L-1. Os resultados obtidos nesta fase mostraram que o dióxido de cloro é mais eficiente quando comparado ao cloro, quanto ao poder de oxidação da matéria orgânica e principalmente na redução da formação do clorofórmio (uma redução de mais de 98%) após reação com a fração fúlvica. Os experimentos, contribuíram para um melhor entendimento sobre as características das substâncias húmicas aquáticas na presença e ausência de alternativas oxidantes, e as informações obtidas, fornecem algumas opções operacionais que poderão contribuir, para o desenvolvimento de novos processos ou ajustes nos procedimentos do tratamento da água para consumo humano. Após esta etapa do trabalho foram utilizadas as técnicas espectroscópicas mencionadas acima, para avaliar as propriedades e características estruturais da fração fúlvica extraída de um manancial de área tropical, na presença dos oxidantes. Os resultados geraram dados inéditos e coerentes entre si, sobre alterações estruturais nos ácidos fúlvicos aquáticos, na presença desses oxidantes, mostrando de forma inequívoca o envolvimento de grupos aromáticos condensados nas reações com os dois oxidantes / The aim of this work, at a first stage, was to evaluate the characteristics and structural properties of aquatic humic substances extracted of an aquatic environrnent of a tropical area. Also, the evaluation and comparison of humic and fulvic fractions were performed throughout spectroscopic techniques as EPR, NMR, FTIR, fluorescence and absorbance with UV-Visible light and using chromatographic techniques. The base for the understanding of these matrixes was possible through informations such as humification and condensation degree as well as elemental and structural composition. The results, obtained in this work, reinforce the importance to use several independent techniques to study complex and heterogeneous materials as humic substances and the potentiality of these techniques to generate data about the structure, reactivity and interactions of these substances. After this stage of the work, it was evaluated the influence of water oxidants (chlorine and chlorine dioxide) in the formation of subproducts with carcinogenic potential as the trihalomethanes (in this case the chloroform), which are generated after the oxidation of aquatic organic material by water oxidants. The formation of these subproducts was minimized under our tropical climatic conditions, and it was observed a peak of maximal formation after 24 hours of reaction, for both oxidants. This result indicates that operational cares should be taken, in water supply systems, when the water is distributed for the population. After 24 hours of reaction, the chloroform formation, in samples with chlorine dioxide was around 60 times smaller than in the samples containing chlorine, for a oxidants concentration of 20 &#956;g L-1. Also, it was observed an increase of the chloroform formation for samples with the highest values of pH and organic matter concentration. When the fulvic acid concentration was changed, the chloroform formation was approximately 9 &#956;g L-1 for the sample with the highest organic matter concentration and containing chlorine. In the case of the sample with chlorine dioxide, this formation was 0,20 &#956;g L-1. The results obtained in the final fase, showed that the chlorine dioxide is more efficient to oxidize the organic matter than the chlorine and mainly in the reduction of chloroform formation (a reduction higher than 98%) after the reaction with the fulvic fraction. These experiments contributed for a better understanding about aquatic humic substances characteristics in the presence and absence of alternatives oxidants. The informations obtained in this work provide operational options, which will contribute for the development of new process or to adjust the water treatment proceduces for human consumption. Also, the previously mentioned spectroscopic techniques were used to evaluate the properties and structural characteristics of the fulvic fraction extracted of a tropical area source. Results generated news and coherent data about structural alterations in fulvic acid samples containing oxidants, showing clearly the influence of the condensed aromatic moieties in reactions with both oxidants.

Desde 1974 se conoce que el cloro añadido como desinfectante en el tratamiento de aguas potables reacciona con la materia orgánica natural (MON) del agua para dar lugar a compuestos clorados entre los que se encuentran los trihalometanos (THMs), los cuales están considerados como compuestos potencialmente cancerígenos, genotóxicos y mutagénicos. La concentración de THMs está regulada en España a un nivel máximo de 100 µg L-1. Por ello, en la actualidad algunas plantas de tratamiento de aguas potables trabajan con desinfectantes alternativos al cloro (principalmente ClO2 ó O3) que tienen un mayor poder de desinfección y reducen la formación de THMs. De modo general la MON del agua está formada por una fracción hidrófoba (ácidos húmicos, fúlvicos y/o derivados de la lignina) y una fracción hidrófila (sacáridos, proteínas, compuestos de polaridad media/alta con grupos carbonílicos cetónicos y/o carboxílicos). De entre todos estos compuestos, los derivados de fenol y los compuestos [beta]-dicarbonílicos son considerados como los principales precursores de los SPDs. Además de la MON del agua están siendo detectados en las aguas de abastecimiento o potables muchos compuestos derivados de la actividad humana (ej. Compuestos farmacéuticos). Considerando estos precedentes nos propusimos realizar un estudio de los parámetros de calidad relacionados con la materia orgánica del agua y con microorganismos resistentes a la cloración. Inicialmente se caracterizó la materia orgánica disuelta del río Turia (Capítulo 3), destacando la abundancia de estructuras derivadas de polisacáridos y de ácidos grasos. Además, inesperadamente no se observa la presencia de ácidos húmicos y fúlvicos. En contraste, se ha detectado paracetamol, un compuesto considerado contaminante emergente en las aguas de abastecimiento. Posteriormente, se procedió a evaluar el comportamiento de los carbohidratos como precursores de THMs en la cloración (Capítulo 4). Los resultados indican que aunque los valores de THMs obtenidos son menores respecto a los modelos tradicionales de ácidos húmicos y fúlvicos, en aquellos sistemas en los que existan elevadas concentraciones de carbohidratos éstos pueden contribuir notablemente a la formación de THMs.Los resultados obtenidos demuestran que el sistema UV/TiO2 es eficaz para conseguir la descontaminación completa de estos protozoos trabajando en condiciones reales de tratamiento. El cloro desempeña un papel sinérgico en el sistema reduciendo considerablemente los tiempos de exposición necesarios para llevar a cabo una desinfección efectiva. / Navalón Oltra, S. (2010). Parámetros de calidad del agua relacionados con la presencia de materia orgánica y microorganismos [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8415 / Palancia

O presente trabalho de pesquisa teve como objetivo principal avaliar a remoção de fitoplancton e microcistina em cinco fluxogramas de tratamento de água para abastecimento, que tiveram como seqüência básica as etapas de coagulação, floculação, flotação por ar dissolvido e filtração, complementados com oxidação química em diferentes pontos da seqüência básica de tratamento estabelecida. Os ensaios foram realizados em escala de laboratório, utilizando água de estudo preparada mediante a mistura de água coletada no reservatório de Barra Bonita, no Estado de São Paulo, e cultura com elevada concentração de microcistina preparada em laboratório. A concentração de microcistina na água de estudo foi mantida no intervalo de 14 a 17 µg/L. O cloreto férrico foi utilizado como agente coagulante, o permanganato de potássio e o cloro, na forma de hipoclorito de sódio, foram utilizados como agentes oxidantes. Foi observada eficiência de remoção de fitoplancton de cerca de 99,9% devido às etapas de coagulação, floculação e flotação por ar dissolvido e, conseqüentemente, remoção de microcistina contida no interior das células íntegras. A oxidação com cloro realizada após a filtração, bem como a oxidação com a associação do permanganato de potássio e cloro realizada após a flotação, resultaram em eficiência de remoção de microcistina extracelular (microcistina livre no meio líquido) da ordem de 95%, atendendo ao padrão de potabilidade com cocentrações de microcistina menores que 1,0 µg/L. A oxidação da água bruta com permanganato de potássio associada à oxidação da água flotada com cloro, apresentou o melhor desempenho de remoção de microcistina extracelular, com eficiência superior a 98%. Em todos os ensaios de oxidação química foi constatada a influência da variação do pH na remoção de microcistina, sendo que o aumento de eficiência foi associado à diminuição dos valores de pH. Foram observados indícios de remoção de trihalometanos pela flotação por ar dissolvido e redução da formação de trihalometanos quando a oxidação química foi feita com a associação do permanganato de potássio e cloro. / The aim of this research was to study the phytoplankton and microcystin removal at different treatment conditions, all based in coagulation, flocculation, dissolved air flotation and filtration, complemented by chemical oxidation applied at different points of the basic treatment sequency. The lab scale experiments was conduted with raw water prepared by a mixture of natural water, collected in Barra Bonita reservoir at São Paulo State, Brazil, and a high concentrated Microcystis culture prepared in laboratory. The microcystin concentration in raw water was kept in a range of 14 to 17 µg/L. Ferric chloride was used as coagulant, and, potassium permanganate and chlorine (sodium hypochlorite) were used as oxidants. The results showed phytoplankton removal efficiency about 99,9% by the sequency of coagulation, flocculation and dissolved air flotation, resulting a great removal of microcystin retained into the whole cells. The chlorine oxidation after filtration, as well as the oxidation with potassium permanganate and chlorine after dissolved air flotation, resulted in a microcystin removal of about 95% and concentrations under the World Health Organization drinking water guideline value of 1,0 µg/L. The raw water potassium permanganate oxidation associated with the chlorine oxidation after flotation, leaded to the best results concerning microcystin removal, with efficiency above 98%. All experimental conditions with chemical oxidation showed a relevant effect of the pH on the microcystin removal, the decrease of pH values contributed to the increase of microcystin removal. It was observed signs of THM´s removal by the dissolved air flotation and reduction of THM´s production when the chemical oxidation took place with the association of potassium permanganate and chlorine.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a remoção de três concentrações diferentes de microcistina extracelular em diferentes combinações de tratamento de águas para abastecimento, em escala de bancada, que tiveram como sequência básica a clarificação associada ou não aos processos de pré-oxidação com \'K\'MN\'O IND.4\', adsorção em CAP e pós-cloração. Os resultados mostraram que para todas as águas estudadas o permanganato de potássio não interferiu nos mecanismos de coagulação/floculação e ainda mostrou-se uma alternativa segura para realização da pré-oxidação no que tange à formação de THMs. Na Fase 1, com concentração inicial de microcistina extracelular em torno de 1,4 \'mü\'g/L, a clarificação (coagulação, floculação, flotação por ar dissolvido e clarificação final) atendeu ao padrão de potabilidade que determina concentrações de microcistina menores que 1,0 \'mü\'g/L. Já na Fase 2, com concentração inicial microcistina extracelular em torno de 21,7 \'mü\'g/L, para o atendimento à legislação foi necessário associar a clarificação à pré-oxidação, dosando-se 1,0 ou 2,0 mg \'K\'MN\'O IND.4\'/L, e à pós-cloração com 3,0 mg \'CL IND.2\'/L. Na Fase 3, com concentração inicial de microcistina extracelular em torno de 64,1 \'mü\'g/L, a associação da clarificação com a adsorção com 60,0 mg/L de CAP e com a pós-cloração com 3,0 mg \'CL IND.2\'/L proporcionou residuais de microcistina extracelular inferiores à 1,0 \'mü\'g/L. Observou-se ainda, que nas Fases 1 e 3 a presença de matéria orgânica dissolvida interferiu negativamente nas sequências de tratamento ao consumir parte do permanganato de potássio destinado à oxidação da microcistina extracelular. Entretanto, na Fase 2 a demanda do pré-oxidante pelas substâncias húmicas parece ter impedido a lise de parte das células de Microcystis sp. / The present work had as objective to evaluate the removal of three different concentrations of extracellular microcystins in different combinations of water treatment for supplying, in bench scale, that had as basic sequence the clarification associated or not with the processes of pre-oxidation with \'K\'MN\'O IND.4\', adsorption on PAC and post-chlorination. The results showed that for all waters studied the potassium permanganate did not interfere in the mechanisms of coagulation/flocculation and also proved to be a safe alternative for achieving the pre-oxidation with regard to the formation of THMs. In Phase 1, with initial concentration of extracellular microcystin around 1.4 \'mü\'g/L, the clarification (coagulation, flocculation, dissolved air flotation and clarification final) met the World Health Organization drinking water guideline value of 1.0 \'mü\'g/L of microcystin. Already, in Phase 2, with initial concentration extracellular microcystin around 21.7 \'mü\'g/L, to meet the legislation was necessary to involved the clarification with the pre-oxidation, dosing 1.0 or 2.0 mg \'K\'MN\'O IND.4\'/L, and with the post-chlorination with 3.0 mg \'CL IND.2\'/L. In Phase 3, with initial concentration of extracellular microcystin around 64.1 \'mü\'g/L, the association of clarification with the adsorption with 60.0 mg/L of PAC and the post-chlorination with 3.0 mg\'CL IND.2\'/L provided residual extracellular microcystin below 1.0 \'mü\'g/L. It was also observed that in Phases 1 and 3 the presence of dissolved organic matter intervened negatively in the sequence of treatment when consuming part of the potassium permanganate destined to the oxidation of extracellular microcystin. However, in Phase 2 the demand for pre-oxidizing by the humic substances seems to have prevented the lysis of some cells of Microcystis sp.

Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Estudos relatam que a matéria orgânica proveniente das células de cianobactérias é um importante precursor na formação de subprodutos da desinfecção (DBP), tais como trihalometanos totais (THM), o que é considerado indesejável, principalmente quando se adotam processos oxidativos avançados (POA) para o tratamento da água. Embora este processo induza a degradação dos compostos orgânicos, a mineralização completa destes pode não ser alcançada. Se o tratamento não for efetivo, a matéria orgânica é oxidada parcialmente, tendo como subproduto da oxidação o carbono orgânico assimilável (COA), podendo assim propiciar um aumento de precursores de trihalometanos. Este estudo teve por objetivo avaliar a formação de carbono orgânico assimilável ao partir do processo oxidativo UV/H2O2 de água contendo células de cianobactéria e a sua correlação com a formação de trihalometanos. O desenvolvimento experimental do estudo foi dividido em duas etapas principais, sendo: adaptação da metodologia padronizada para quantificação de COA, e ensaios foto-oxidativos em diferentes condições operacionais. Na primeira etapa, a metodologia padronizada com os organismos P-17 e NOX foi adaptada, substituindo-se a técnica de avaliação do crescimento microbiano usual (contagem por placas) pela técnica de citometria de fluxo. Na segunda etapa, foram realizados ensaios foto-oxidativos a partir da exposição de água contendo células de Microcystis aeruginosa ao processo oxidativo UV/H2O2 em diferentes dosagens de H2O2 (10, 25, 50, 75 e 100 mg L-1 ) a uma densidade celular de 250.000 cel mL-1 . Nesta etapa foram monitorados os parâmetros pH, residual de peróxido de hidrogênio, densidade de células de cianobactérias, carbono orgânico assimilável, carbono orgânico dissolvido (COD), e a formação de trihalometanos. A partir dos resultados obtidos, pode-se observar que a aplicação de processo UV/H2O2 no tratamento de águas com a presença de cianobactérias de fato contribui para a formação de COA, porém neste caso, essa formação não foi diretamente proporcional à formação de THM, como era esperado. Observou-se que enquanto a concentração de COA aumentou após a oxidação, o inverso ocorreu com a concentração de THM, o qual apresentou uma redução significativa após a oxidação. A concentração de COD obtida mostrou uma tendência similar a formação de THM, pois a concentração de ambos foi reduzida ao longo do processo oxidativo. Relacionando os dados de COD e COA pode-se observar que estes também apresentaram comportamento inverso. Enquanto a concentração de COD diminuiu, a de COA aumentou após a oxidação. Do ponto de vista da eficiência do processo UV/H2O2 na remoção de matéria orgânica proveniente de células de cianobactérias e (ou) precursores de DBP’s, a aplicação deste processo se mostrou uma alternativa factível no tratamento de águas contaminadas pela M. aeruginosa. / Studies have reported that organic matter from cyanobacteria cells is an important precursor in the formation of disinfection by-products (DBP), such as total trihalomethanes (THM), which is considered undesirable, especially when adopting advanced oxidative The treatment of water. Although this process induces the degradation of organic compounds, complete mineralization of these compounds may not be achieved. If the treatment is not effective, the organic matter is partially oxidized, with the assimilable organic carbon (AOC) as the by-product of oxidation, which may lead to an increase in trihalomethane precursors. This study aimed to evaluate the formation of organic carbon assimilable from the UV/H2O2 oxidative process of water containing cyanobacteria cells and its correlation with the formation of trihalomethanes. The experimental development of the study was divided into two main steps: adaptation of the standardized methodology for AOC quantification, and photo oxidative assays under different operating conditions. In the first step, the methodology standardized with the P-17 and NOX organisms was adapted, replacing the usual microbial growth evaluation technique (plate counting) using the flow cytometry technique. In the second step, photo-oxidative assays were performed from the exposure of water containing Microcystis aeruginosa cells to the UV/H2O2 oxidative process at different dosages of H2O2 (10, 25, 50, 75 and 100 mg L-1 ) at a density of 250.000 cell mL-1 . The pH, residual hydrogen peroxide, cell density of cyanobacteria, assimilable organic carbon, dissolved organic carbon (DOC), and the formation of trihalomethanes were monitored. From the obtained results, it can be observed that the application of UV/H2O2 process in the treatment of water contaminated by cyanobacteria does indeed contribute to the formation of AOC, however in this case, this formation was not directly proportional to the formation of THM, as Was expected. It was observed that while the concentration of AOC increased after oxidation, the inverse occurred with the concentration of THM, which showed a significant reduction after the oxidation. The DOC concentration obtained showed a tendency similar to THM formation, since the concentration of both was reduced throughout the oxidative process. Relating the data of DOC and AOC can be observed that these also presented an inverse behavior. While DOC concentration decreased, AOC increased after oxidation. From the point of view of the efficiency of the UV/H2O2 process in the removal of organic matter from cyanobacterial cells and (or) DBP precursors, the application of this process has proved to be a viable alternative in the treatment of water contaminated by M. aeruginosa.

Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Estudos relatam que a matéria orgânica proveniente das células de cianobactérias é um importante precursor na formação de subprodutos da desinfecção (DBP), tais como trihalometanos totais (THM), o que é considerado indesejável, principalmente quando se adotam processos oxidativos avançados (POA) para o tratamento da água. Embora este processo induza a degradação dos compostos orgânicos, a mineralização completa destes pode não ser alcançada. Se o tratamento não for efetivo, a matéria orgânica é oxidada parcialmente, tendo como subproduto da oxidação o carbono orgânico assimilável (COA), podendo assim propiciar um aumento de precursores de trihalometanos. Este estudo teve por objetivo avaliar a formação de carbono orgânico assimilável ao partir do processo oxidativo UV/H2O2 de água contendo células de cianobactéria e a sua correlação com a formação de trihalometanos. O desenvolvimento experimental do estudo foi dividido em duas etapas principais, sendo: adaptação da metodologia padronizada para quantificação de COA, e ensaios foto-oxidativos em diferentes condições operacionais. Na primeira etapa, a metodologia padronizada com os organismos P-17 e NOX foi adaptada, substituindo-se a técnica de avaliação do crescimento microbiano usual (contagem por placas) pela técnica de citometria de fluxo. Na segunda etapa, foram realizados ensaios foto-oxidativos a partir da exposição de água contendo células de Microcystis aeruginosa ao processo oxidativo UV/H2O2 em diferentes dosagens de H2O2 (10, 25, 50, 75 e 100 mg L-1 ) a uma densidade celular de 250.000 cel mL-1 . Nesta etapa foram monitorados os parâmetros pH, residual de peróxido de hidrogênio, densidade de células de cianobactérias, carbono orgânico assimilável, carbono orgânico dissolvido (COD), e a formação de trihalometanos. A partir dos resultados obtidos, pode-se observar que a aplicação de processo UV/H2O2 no tratamento de águas com a presença de cianobactérias de fato contribui para a formação de COA, porém neste caso, essa formação não foi diretamente proporcional à formação de THM, como era esperado. Observou-se que enquanto a concentração de COA aumentou após a oxidação, o inverso ocorreu com a concentração de THM, o qual apresentou uma redução significativa após a oxidação. A concentração de COD obtida mostrou uma tendência similar a formação de THM, pois a concentração de ambos foi reduzida ao longo do processo oxidativo. Relacionando os dados de COD e COA pode-se observar que estes também apresentaram comportamento inverso. Enquanto a concentração de COD diminuiu, a de COA aumentou após a oxidação. Do ponto de vista da eficiência do processo UV/H2O2 na remoção de matéria orgânica proveniente de células de cianobactérias e (ou) precursores de DBP’s, a aplicação deste processo se mostrou uma alternativa factível no tratamento de águas contaminadas pela M. aeruginosa. / Studies have reported that organic matter from cyanobacteria cells is an important precursor in the formation of disinfection by-products (DBP), such as total trihalomethanes (THM), which is considered undesirable, especially when adopting advanced oxidative The treatment of water. Although this process induces the degradation of organic compounds, complete mineralization of these compounds may not be achieved. If the treatment is not effective, the organic matter is partially oxidized, with the assimilable organic carbon (AOC) as the by-product of oxidation, which may lead to an increase in trihalomethane precursors. This study aimed to evaluate the formation of organic carbon assimilable from the UV/H2O2 oxidative process of water containing cyanobacteria cells and its correlation with the formation of trihalomethanes. The experimental development of the study was divided into two main steps: adaptation of the standardized methodology for AOC quantification, and photo oxidative assays under different operating conditions. In the first step, the methodology standardized with the P-17 and NOX organisms was adapted, replacing the usual microbial growth evaluation technique (plate counting) using the flow cytometry technique. In the second step, photo-oxidative assays were performed from the exposure of water containing Microcystis aeruginosa cells to the UV/H2O2 oxidative process at different dosages of H2O2 (10, 25, 50, 75 and 100 mg L-1 ) at a density of 250.000 cell mL-1 . The pH, residual hydrogen peroxide, cell density of cyanobacteria, assimilable organic carbon, dissolved organic carbon (DOC), and the formation of trihalomethanes were monitored. From the obtained results, it can be observed that the application of UV/H2O2 process in the treatment of water contaminated by cyanobacteria does indeed contribute to the formation of AOC, however in this case, this formation was not directly proportional to the formation of THM, as Was expected. It was observed that while the concentration of AOC increased after oxidation, the inverse occurred with the concentration of THM, which showed a significant reduction after the oxidation. The DOC concentration obtained showed a tendency similar to THM formation, since the concentration of both was reduced throughout the oxidative process. Relating the data of DOC and AOC can be observed that these also presented an inverse behavior. While DOC concentration decreased, AOC increased after oxidation. From the point of view of the efficiency of the UV/H2O2 process in the removal of organic matter from cyanobacterial cells and (or) DBP precursors, the application of this process has proved to be a viable alternative in the treatment of water contaminated by M. aeruginosa.

O presente trabalho de pesquisa teve como objetivo principal avaliar a remoção de fitoplancton e microcistina em cinco fluxogramas de tratamento de água para abastecimento, que tiveram como seqüência básica as etapas de coagulação, floculação, flotação por ar dissolvido e filtração, complementados com oxidação química em diferentes pontos da seqüência básica de tratamento estabelecida. Os ensaios foram realizados em escala de laboratório, utilizando água de estudo preparada mediante a mistura de água coletada no reservatório de Barra Bonita, no Estado de São Paulo, e cultura com elevada concentração de microcistina preparada em laboratório. A concentração de microcistina na água de estudo foi mantida no intervalo de 14 a 17 µg/L. O cloreto férrico foi utilizado como agente coagulante, o permanganato de potássio e o cloro, na forma de hipoclorito de sódio, foram utilizados como agentes oxidantes. Foi observada eficiência de remoção de fitoplancton de cerca de 99,9% devido às etapas de coagulação, floculação e flotação por ar dissolvido e, conseqüentemente, remoção de microcistina contida no interior das células íntegras. A oxidação com cloro realizada após a filtração, bem como a oxidação com a associação do permanganato de potássio e cloro realizada após a flotação, resultaram em eficiência de remoção de microcistina extracelular (microcistina livre no meio líquido) da ordem de 95%, atendendo ao padrão de potabilidade com cocentrações de microcistina menores que 1,0 µg/L. A oxidação da água bruta com permanganato de potássio associada à oxidação da água flotada com cloro, apresentou o melhor desempenho de remoção de microcistina extracelular, com eficiência superior a 98%. Em todos os ensaios de oxidação química foi constatada a influência da variação do pH na remoção de microcistina, sendo que o aumento de eficiência foi associado à diminuição dos valores de pH. Foram observados indícios de remoção de trihalometanos pela flotação por ar dissolvido e redução da formação de trihalometanos quando a oxidação química foi feita com a associação do permanganato de potássio e cloro. / The aim of this research was to study the phytoplankton and microcystin removal at different treatment conditions, all based in coagulation, flocculation, dissolved air flotation and filtration, complemented by chemical oxidation applied at different points of the basic treatment sequency. The lab scale experiments was conduted with raw water prepared by a mixture of natural water, collected in Barra Bonita reservoir at São Paulo State, Brazil, and a high concentrated Microcystis culture prepared in laboratory. The microcystin concentration in raw water was kept in a range of 14 to 17 µg/L. Ferric chloride was used as coagulant, and, potassium permanganate and chlorine (sodium hypochlorite) were used as oxidants. The results showed phytoplankton removal efficiency about 99,9% by the sequency of coagulation, flocculation and dissolved air flotation, resulting a great removal of microcystin retained into the whole cells. The chlorine oxidation after filtration, as well as the oxidation with potassium permanganate and chlorine after dissolved air flotation, resulted in a microcystin removal of about 95% and concentrations under the World Health Organization drinking water guideline value of 1,0 µg/L. The raw water potassium permanganate oxidation associated with the chlorine oxidation after flotation, leaded to the best results concerning microcystin removal, with efficiency above 98%. All experimental conditions with chemical oxidation showed a relevant effect of the pH on the microcystin removal, the decrease of pH values contributed to the increase of microcystin removal. It was observed signs of THM´s removal by the dissolved air flotation and reduction of THM´s production when the chemical oxidation took place with the association of potassium permanganate and chlorine.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a remoção de três concentrações diferentes de microcistina extracelular em diferentes combinações de tratamento de águas para abastecimento, em escala de bancada, que tiveram como sequência básica a clarificação associada ou não aos processos de pré-oxidação com \'K\'MN\'O IND.4\', adsorção em CAP e pós-cloração. Os resultados mostraram que para todas as águas estudadas o permanganato de potássio não interferiu nos mecanismos de coagulação/floculação e ainda mostrou-se uma alternativa segura para realização da pré-oxidação no que tange à formação de THMs. Na Fase 1, com concentração inicial de microcistina extracelular em torno de 1,4 \'mü\'g/L, a clarificação (coagulação, floculação, flotação por ar dissolvido e clarificação final) atendeu ao padrão de potabilidade que determina concentrações de microcistina menores que 1,0 \'mü\'g/L. Já na Fase 2, com concentração inicial microcistina extracelular em torno de 21,7 \'mü\'g/L, para o atendimento à legislação foi necessário associar a clarificação à pré-oxidação, dosando-se 1,0 ou 2,0 mg \'K\'MN\'O IND.4\'/L, e à pós-cloração com 3,0 mg \'CL IND.2\'/L. Na Fase 3, com concentração inicial de microcistina extracelular em torno de 64,1 \'mü\'g/L, a associação da clarificação com a adsorção com 60,0 mg/L de CAP e com a pós-cloração com 3,0 mg \'CL IND.2\'/L proporcionou residuais de microcistina extracelular inferiores à 1,0 \'mü\'g/L. Observou-se ainda, que nas Fases 1 e 3 a presença de matéria orgânica dissolvida interferiu negativamente nas sequências de tratamento ao consumir parte do permanganato de potássio destinado à oxidação da microcistina extracelular. Entretanto, na Fase 2 a demanda do pré-oxidante pelas substâncias húmicas parece ter impedido a lise de parte das células de Microcystis sp. / The present work had as objective to evaluate the removal of three different concentrations of extracellular microcystins in different combinations of water treatment for supplying, in bench scale, that had as basic sequence the clarification associated or not with the processes of pre-oxidation with \'K\'MN\'O IND.4\', adsorption on PAC and post-chlorination. The results showed that for all waters studied the potassium permanganate did not interfere in the mechanisms of coagulation/flocculation and also proved to be a safe alternative for achieving the pre-oxidation with regard to the formation of THMs. In Phase 1, with initial concentration of extracellular microcystin around 1.4 \'mü\'g/L, the clarification (coagulation, flocculation, dissolved air flotation and clarification final) met the World Health Organization drinking water guideline value of 1.0 \'mü\'g/L of microcystin. Already, in Phase 2, with initial concentration extracellular microcystin around 21.7 \'mü\'g/L, to meet the legislation was necessary to involved the clarification with the pre-oxidation, dosing 1.0 or 2.0 mg \'K\'MN\'O IND.4\'/L, and with the post-chlorination with 3.0 mg \'CL IND.2\'/L. In Phase 3, with initial concentration of extracellular microcystin around 64.1 \'mü\'g/L, the association of clarification with the adsorption with 60.0 mg/L of PAC and the post-chlorination with 3.0 mg\'CL IND.2\'/L provided residual extracellular microcystin below 1.0 \'mü\'g/L. It was also observed that in Phases 1 and 3 the presence of dissolved organic matter intervened negatively in the sequence of treatment when consuming part of the potassium permanganate destined to the oxidation of extracellular microcystin. However, in Phase 2 the demand for pre-oxidizing by the humic substances seems to have prevented the lysis of some cells of Microcystis sp.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Wagner Alex Jann Favreto.pdf: 2401353 bytes, checksum: 8e382cf32a6bec4d2e8a69fffdafffff (MD5) Previous issue date: 2008-11-28 / In the present work we describe the methodology to obtain and modify the surface of glass fibers composed by Li2O - ZrO2 - BaO - SiO2 with zinc oxide. The glass fibers were obtained by classical fusion followed by the stretch of the vitreous fused mass, where the diameter of the fibers was controlled by the stretching velocity. They were recovered with ZnO by dip-coating and sol-gel processing of deposition, using both inorganic and organic polymeric gel methods, where the zinc acetate dihydrate was the zinc oxide precursor. The superficial morphology of the fiber was verified by scanning electron microscopy (SEM) and the zinc oxide layer was characterized by mapping of K&#945; and L&#945; lines of the zinc by EDX analyses. The results of the SEM characterization pointed out the deposition of ZnO by inorganic polymeric gel method results in a thick layer of the oxide without apparent porosity, while by the organic polymeric gel method results a dip homogeneous and porous layer of ZnO over the glass fiber surface. The glass fibers recovered with ZnO by organic polymeric gel were used to develop an analytical methodology to simultaneous determination of trihalomethanes (THM´s) in drinking water using headspace-SPME-Gas Chromatography. The study was based on the selectivity, linearity, accuracy, precision and recovery of the analytical method using the glass fiber/ZnO. The effect of the salt addition, extraction temperature and extraction, desorption and incubated time on the analytical response were evaluated too. Good linear dynamic range was observed from the method quantification limits with correlation coefficients better than 0.9900 for all compounds. The method was accurate with recoveries ranging from 95,00 to 105,00%. and the range of linearity observed was 30 ng/mL to 500 ng/mL to trichloromethane, 20 ng/mL to 250 ng/mL to dichlorobromomethane and dibromochloromethane and 10 ng/mL to 100 ng/mL to tribromethane. The method is also robust and has great potential to be used in a trihalomethane determination. / No presente trabalho encontram-se descritas a metodologia para obtenção, e para a modificação da superfície de fibras de vidro de composição Li2O - ZrO2 - BaO - SiO2 com óxido de zinco. As fibras de vidro foram obtidas pelo método de fusão clássico, seguido do estiramento da massa vítrea fundida, controlando-se o diâmetro através da velocidade de estiramento. Estas foram recobertas com ZnO, utilizando-se da técnica sol-gel em dip-coating controlado, usando-se os métodos de deposição do gel polimérico inorgânico e do gel polimérico orgânico, onde o acetato de zinco di-hidratado foi empregado como reagente precursor do óxido de zinco. Utilizou-se a técnica de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para avaliar a morfologia das fibras sem recobrimento e das fibras recobertas. O recobrimento com óxido de zinco sobre a superfície das fibras, foi mapeado através das linhas K&#945; e L&#945; do zinco, por Microssonda de Energia Dispersiva (EDS), sendo observado uma camada regular de ZnO sobre a superfície do suporte. Através dos resultados obtidos por MEV, verificou-se que pela técnica de deposição do gel polimérico inorgânico as fibras apresentam recobrimento bastante espesso, mas sem porosidade aparente. Quanto à técnica de deposição do gel polimérico orgânico, obtem-se fibras com um recobrimento mais homogêneo, espesso e poroso. Desta forma utilizaram-se as fibras recobertas pelo método do gel polimérico orgânico, para o desenvolvimento de metodologia analítica para determinações cromatográficas de trihalometanos (THM s) em solução aquosa. Utilizou-se da técnica de extração em head-space (HS) por Microextração em Fase Sólida (SPME) (HS-SPME) conjugada a Cromatografia Gasosa (CG). O estudo foi baseado na seletividade, linearidades, exatidão, precisão e na recuperação do método analítico usando a fibra de vidro/ZnO. O efeito da adição de sal, temperatura e tempo de extração, tempo de dessorção e o tempo de incubação na resposta analítica. O bom alcance dinâmico linear, foi observado nos limites da quantificação do método com coeficientes de correlação maiores que 0,99 observados para todos os compostos. O método demonstrou-se exato e com a recuperações que variam de 95,00 a 105,00% com escala de linearidades observadas entre 30 ng/mL a 500 ng/mL para o triclorometano, 20 ng/mL a 250 ng/mL ao diclorobromometano e o dibromoclorometano e 10 ng/mL a 100 ng/mL para o tribromometano. O método apresentou-se robusto, e possui grande potencial para ser usado em determinações de trihalometanos.